衍射建模的案例
真實結構下的目鏡混合衍射透鏡的效果建模
具有折射表面和衍射表面的混合透鏡在不同應用中已成為一種很有前途的解決方案。在這里，我們展示了一個混合目鏡的例子，其中一個用真實表面建模的衍射透鏡被用來糾正色差。利用局部線性光柵近似（LLGA）電磁場求解器處理衍射光柵結構的傳播，并結合薄透鏡組元近似（TEA）和傅里葉模態法（FMM）作為基礎局部求解器。內部精度準則控制兩種算法中哪一種使用在哪個橫向位置。
摘要
VirtualLab：真實結構下的目鏡混合衍射透鏡的效果建模
摘要
具有折射表面和衍射表面的混合透鏡在不同應用中已成為一種很有前途的解決方案。在這里，我們展示了一個混合目鏡的例子，其中一個用真實表面建模的衍射透鏡被用來糾正色差。利用局部線性光柵近似（LLGA）電磁場求解器處理衍射光柵結構的傳播，并結合薄透鏡組元近似（TEA）和傅里葉模態法（FMM）作為基礎局部求解器。內部精度準則控制兩種算法中哪一種使用在哪個橫向位置。
設計和建模任務
導入現有結構文件
真實衍射透鏡參數的配置
總結 — 組成成分
軸上分析：設計工作和非工作的衍射順序
軸上情況：不同的量化水平
軸上情況：高度比例因子
離軸情況：高度比例因子
離軸情況：高度比例因子
真實和理想衍射透鏡的比較
VirtualLab Fusion 技術
文件信息
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展開 Ansys Zemax | 用戶自定義表面真實建模衍射式人工晶狀體透鏡
衍射IOL通過同時創建多個焦點來提供近距離和遠距離的清晰視覺，從而提供了一種可行的解決方案，在本文中我們演示了如何通過使用用戶自定義表面（UDS）DLL來擴展Zemax OpticStudio的功能，以提供衍射式人工晶狀體透鏡的真實模型。最后，我們還將討論應用了區域分解模型相對于使用內置衍射表面類型的序列分解方法的優勢。
簡介
隨著白內障患者的需求不斷增加，人工晶狀體制造商投入更多的時間和資源到高級鏡片的研究和精密設計中。為了在很寬的物體距離范圍內提供良好的圖像質量，最終的目標是再現原始晶狀體的調節能力。用人造元件直接模仿人眼的自然過程面臨著幾個挑戰，因此這仍然是一個尚未解決的問題。然而，衍射人工晶狀體可以同時為多個觀察距離提供一個易于使用的解決方案。本文展示了如何使用光線追蹤和衍射分析來實現基于真實表面形狀的浮雕型衍射透鏡的真實模型，并展示了該模型在全面評估系統性方面的優勢。
基本設計概念
1.階次分解
OpticStudio序列模式下的內置衍射表面模型依賴于階次分解，在此方法中，需要選擇單個衍射順序，然后衍射光焦度( Diffractive Power )由額外的相位貢獻代表，與折射率和表面矢高無關。使用這種方法，階次傳播可以通過從物體到圖像的光線或通過出射瞳孔的標量衍射來建模。這種方法提供了分析單個階次的簡單解決方案，對于使用單個目標衍射階的應用特別有益。使用此方法設計衍射人工晶狀體的工作原理和應用示例可以聯系工作人員了解。
然而，上述分解模型中存在一些不足。
展開 如何在Zemax OpticStudio用戶自定義表面真實建模衍射式人工晶狀體透鏡
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大功率激光系統的STOP分析1：如何使用OpticStudio優化光學設置
展開 
利用衍射表面消色差的混合目鏡建模
同時具有折射和衍射表面的混合透鏡已成為一種極具潛力的解決方案應用于多種領域。在此案例中，我們將演示混合目鏡的一個例子，其中利用衍射透鏡表面對色差進行了校正。由ZemaxOpticStudio?進行初始化設計，并導入VirtualLab Fusion進行進一步研究。建模可以基于期望的波前相位響應或者考慮實際的衍射表面結構（以連續或量化的方式）進行。
1. 摘要
VirtualLab 利用衍射表面消色差的混合目鏡建模
摘要
同時具有折射和衍射表面的混合透鏡已成為一種極具潛力的解決方案應用于多種領域。在此案例中，我們將演示混合目鏡的一個例子，其中利用衍射透鏡表面對色差進行了校正。由ZemaxOpticStudio?進行初始化設計，并導入VirtualLab Fusion進行進一步研究。建模可以基于期望的波前相位響應或者考慮實際的衍射表面結構（以連續或量化的方式）進行。
2. 設計與建模任務
基于波前相位響應的分析
1. 軸上情況：光線追跡分析
2. 軸上情況：場追跡分析
3. 離軸情況：光線追跡分析
4. 離軸情況：場追跡分析
基于實際表面結構進行分析
1. 衍射透鏡結構的設計
2. 近軸情況：想要的與不想要的衍射級次
3. 量化衍射透鏡結構的可視化
4. 近軸情況：不同量化的方案
5. 離軸情況：想要的與不想要的衍射級次
6. 近軸情況：不同量化的方案
7. VirtualLab Fusion一瞥
8. VirtualLab Fusion中的工作流程
? 從Zemax OpticStudio?中導入光學系統
- Import Optical Systems from Zemax [使用案例]
? 配置衍射透鏡
? 參數運行的配置
- Usage of the Parameter Run Document [使用案例]
9.
展開 利用衍射表面消色差的混合目鏡建模
摘要
同時具有折射和衍射表面的混合透鏡已成為一種極具潛力的解決方案應用于多種領域。在此案例中，我們將演示混合目鏡的一個例子，其中利用衍射透鏡表面對色差進行了校正。由ZemaxOpticStudio?進行初始化設計，并導入VirtualLab Fusion進行進一步研究。建模可以基于期望的波前相位響應或者考慮實際的衍射表面結構（以連續或量化的方式）進行。
2. 設計與建模任務
基于波前相位響應的分析
1. 軸上情況：光線追跡分析
2. 軸上情況：場追跡分析
3. 離軸情況：光線追跡分析
4. 離軸情況：場追跡分析
基于實際表面結構進行分析
1. 衍射透鏡結構的設計
2. 近軸情況：想要的與不想要的衍射級次
3. 量化衍射透鏡結構的可視化
4. 近軸情況：不同量化的方案
5. 離軸情況：想要的與不想要的衍射級次
6. 近軸情況：不同量化的方案
7. VirtualLab Fusion一瞥
8. VirtualLab Fusion中的工作流程
? 從Zemax OpticStudio?中導入光學系統
- Import Optical Systems from Zemax [使用案例]
? 配置衍射透鏡
? 參數運行的配置
- Usage of the Parameter Run Document [使用案例]
9.
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摘要
同時具有折射和衍射表面的混合透鏡已成為一種極具潛力的解決方案應用于多種領域。在此案例中，我們將演示混合目鏡的一個例子，其中利用衍射透鏡表面對色差進行了校正。由ZemaxOpticStudio?進行初始化設計，并導入VirtualLab Fusion進行進一步研究。建模可以基于期望的波前相位響應或者考慮實際的衍射表面結構（以連續或量化的方式）進行。
2. 設計與建模任務
基于波前相位響應的分析
1. 軸上情況：光線追跡分析
2. 軸上情況：場追跡分析
3. 離軸情況：光線追跡分析
4. 離軸情況：場追跡分析
基于實際表面結構進行分析
1. 衍射透鏡結構的設計
2. 近軸情況：想要的與不想要的衍射級次
3. 量化衍射透鏡結構的可視化
4. 近軸情況：不同量化的方案
5. 離軸情況：想要的與不想要的衍射級次
6. 近軸情況：不同量化的方案
7. VirtualLab Fusion一瞥
8. VirtualLab Fusion中的工作流程
? 從Zemax OpticStudio?中導入光學系統- Import Optical Systems from Zemax [使用案例]? 配置衍射透鏡? 參數運行的配置- Usage of the Parameter Run Document [使用案例
] 9. VirtualLab Fusion 技術
10.
展開 VirtualLab Fusion利用衍射表面消色差的混合目鏡建模
摘要
同時具有折射和衍射表面的混合透鏡已成為一種極具潛力的解決方案應用于多種領域。在此案例中，我們將演示混合目鏡的一個例子，其中利用衍射透鏡表面對色差進行了校正。由ZemaxOpticStudio?進行初始化設計，并導入VirtualLab Fusion進行進一步研究。建模可以基于期望的波前相位響應或者考慮實際的衍射表面結構（以連續或量化的方式）進行。
2. 設計與建模任務
基于波前相位響應的分析
1. 軸上情況：光線追跡分析
2. 軸上情況：場追跡分析
3. 離軸情況：光線追跡分析
4. 離軸情況：場追跡分析
基于實際表面結構進行分析
1. 衍射透鏡結構的設計
2. 近軸情況：想要的與不想要的衍射級次
3. 量化衍射透鏡結構的可視化
4. 近軸情況：不同量化的方案
5. 離軸情況：想要的與不想要的衍射級次
6. 近軸情況：不同量化的方案
7. VirtualLab Fusion一瞥
8. VirtualLab Fusion中的工作流程
? 從Zemax OpticStudio?中導入光學系統
- Import Optical Systems from Zemax [使用案例]
? 配置衍射透鏡
? 參數運行的配置
- Usage of the Parameter Run Document [使用案例]
9.
展開 光刻技術第6期 | 三維嚴格矢量光刻成像
04/先進技術與未來發展方向
厚掩模衍射精準建模技術突破了傳統薄掩模近似瓶頸，基于嚴格耦合波分析（RCWA）與時域有限差分（FDTD）方法，構建厚掩模多層結構的電磁散射模型，通過旋轉變換與維度縮減算法降低計算開銷，實現掩模吸收層散射效應的精確表征，在14nm以下節點將衍射近場預測誤差控制在5%以內。針對EUV光刻高寬比掩模，開發多材質耦合衍射模型，解決Ta吸收層深度衍射帶來的成像畸變問題。
三維偏振像差調控技術通過建立“視場-深度”二維偏振像差映射模型，采用瓊斯矩陣張量表征偏振態的三維演化規律，結合全視場多目標優化算法，實現偏振像差的定量分離與動態校正。創新偏振-光瞳協同優化策略，在3D NAND堆疊圖形中，將偏振像差導致的CD偏差從12nm降至3nm以內。
此外，面向3nm及以下節點，構建EUV光刻專屬三維矢量模型，深化極紫外光與多層掩模的矢量相互作用機制研究。針對垂直堆疊結構，開發“深度-偏振-劑量”多維度耦合優化模型，實現亞納米級CD均勻性控制。
通過推進AI與物理驅動建模的深度融合，利用Transformer架構捕捉三維光場長距離依賴關系，結合FPGA硬件加速實現毫秒級動態光場仿真。探索數字孿生技術應用，搭建光刻過程虛實映射系統，實現三維模型參數的實時自適應調整。
展開 VirtualLab Fusion：衍射透鏡元件
摘要
如今，衍射透鏡在現代光學的各種應用中得到廣泛的使用。微結構表面被用來取代笨重的光學元件，與傳統鏡頭相比，得益于尺寸和重量的減小。在快速物理光學軟件VirtualLab Fusion中，這些結構既可以以理想化的形式建模，具有預定義的階次和效率，也可以更現實地建模，包括對實際微觀結構表面的精確分析。本文介紹了VirtualLab Fusion的衍射透鏡組件、可用的選項和應用的建模方法。
在哪里可以找到組件?
衍射透鏡組件可以在Components > Single Surface & Stack下找到。
波前相位響應
衍射透鏡組件由單一曲面組成，其透射函數用多項式波前響應來描述。
衍射透鏡引入的波前相位響應在通道運算符（Channel Operator）選項卡中定義。如果衍射透鏡是從Zemax OpticStudio?導入的，數據將自動填寫(模型與Zemax OpticStudio?的Binary 2曲面一致)。
（來自VirtualLab Fusion手冊）
理想衍射透鏡的參數設置
然后，用戶可以在衍射結構建模（Diffractive Structure Model）選項卡中選擇將衍射透鏡模型定義為理想化的或具有真實曲面的，主要區別在于如何計算階次的效率。在理想函數的情況下，所需的衍射級數和它們的效率必須手動定義。
總結:理想衍射透鏡的計算方法
采用帶理想光柵函數的局部線性光柵近似法（LLGA）計算衍射透鏡的理想曲面。具體步驟如下:
1.曲面上的輸入場被看作是局部平面波(LPWs)的組成。
2.每個LPW看到的曲面部分被認為是一個線性光柵(局部)。
3.
展開 
[NEWSLETTER] 單光柵X射線干涉儀
Morimoto 等人工作，我們選擇了三種典型的相位光柵，并分類利用它們在VirtualLab Fusion 中建模了單光柵干涉儀。通過傅里葉變換設置，我們可以計算其自成像，即相位光柵后面的衍射圖（建模為透射函數），并比較不同類型光柵的結果。
用于X射線成像的單光柵干涉儀
在單個光柵干涉儀中，針對X射線使用三種類型的相位光柵，并對所選光柵的自成像進行研究。
傅里葉變換設置-實例討論
作為VirtualLab Fusion最基本技術之一，傅里葉變換建立了空間域與頻域的聯系。我們在不同實例中討論了傅里葉變換設置，并展示了相應的結果。
了解更多信息請發送信息至: support@infotek.com.cn / support@infocrops.com
展開 VirtualLab Fusion應用：用于抑制高衍射級次的角濾波體光柵
在本示例中，根據 Bang 等人的研究成果，在分束 DOE 系統中將體光柵設計成角度濾波器，以抑制不需要的高衍射階數。為此，首先分析了體光柵的角度靈敏度。
最后，通過使用 VirtualLab Fusion 進行仿真，顯示了對不期望的高衍射級次的抑制效果。
建模任務
volume grating parameters from K. Bang, et al., Opt. Lett. 44, 2133-2136 (2019)
衍射光學元件 (DOE)
Microstructure Component允許通過先進的TEA（薄單元近似）對衍射結構進行建模。在我們的例子中，分束器DOE是作為采樣插入面給出的。該插入面可以轉換為Stack，然后加載到Microstructure Component中。
體全息光柵（VHG）
光柵組件提供專門的體光柵介質來模擬VHG:
- 在General Grating Optical Setup中使用General Grating Component來研究 VHG 的特性，如角度依賴性。
- 然后將介質導入常規Optical Setup的Grating Component，模擬包括 DOE 在內的整個系統。
更多信息請點擊：Holographically Generated Volume Grating
角度透射率分析
帶 VHG 的光束分束系統分析
體光柵的角濾波效應
展開 用SLM和共光路干涉儀產生矢量光束
建模任務
建模任務
空間光調制器的功能
±1級衍射的單獨建模
生成的矢量光束(φ0 = 0°)
生成的矢量光束(φ0 = 45°)
生成的矢量光束(φ0 = 90°)
生成的矢量光束(φ0 = 135°)
生成的矢量光束及對比
走進VirtualLab Fusion
VirtualLab Fusion的工作流程? 指定或自定義透射函數- 如何使用可編程功能以及示例(柱透鏡) [用例] ? 正確地設置傅里葉變換- 傅里葉變換設置 – 實例討論 [用例] ? 在建模中使用理想化的光柵函數- VirtualLab Fusion技術 – 理想光柵函數 [技術白皮書]
VirtualLab Fusion技術
文件信息
延伸閱讀
- 與偏振光干涉產生空間變化的偏振
展開 [VirtualLab] 用SLM和共光路干涉儀產生矢量光束
建模任務
建模任務
空間光調制器的功能
±1級衍射的單獨建模
生成的矢量光束(φ0 = 0°)
生成的矢量光束(φ0 = 45°)
生成的矢量光束(φ0 = 90°)
生成的矢量光束(φ0 = 135°)
生成的矢量光束及對比
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? 指定或自定義透射函數
- 如何使用可編程功能以及示例(柱透鏡) [用例]
? 正確地設置傅里葉變換
- 傅里葉變換設置 – 實例討論 [用例]
? 在建模中使用理想化的光柵函數
- VirtualLab Fusion技術 – 理想光柵函數 [技術白皮書]
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- 與偏振光干涉產生空間變化的偏振
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