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在之前第15篇推送中，介紹了徑向偏振光和角向偏振光經(jīng)過透鏡聚焦后的光場，當(dāng)時是正好有文獻(xiàn)推導(dǎo)公式，但是倘若沒有現(xiàn)成的文獻(xiàn)推導(dǎo)呢？那就得自己慢慢在草稿紙上推導(dǎo)。實(shí)驗(yàn)中最常用的光源是線偏振高斯光，所以后來我慢慢推導(dǎo)了線偏振高斯光經(jīng)過透鏡聚焦后的光場，并用comsol仿真出來。這個聚焦光場的仿真其實(shí)難度還挺大的，并不easy。

基于矢量光束經(jīng)透鏡聚焦的光場分布分析，在高數(shù)值孔徑系統(tǒng)中，矢量衍射光束聚焦場具有以下特征：（1） 聚焦光場具有顯著的偏振特性，要用矢量衍射理論進(jìn)行分析計算；（2） 聚焦光場各偏振分量與入射光場偏振態(tài)相關(guān)，并且出現(xiàn)軸向偏振分量。經(jīng)過高數(shù)值孔徑透鏡聚焦，光束的矢量偏振性質(zhì)發(fā)生變化。

摘要 在光柵-透鏡光譜分裂設(shè)計中，平面透射光柵設(shè)置在平凸透鏡的入口處。入射太陽光譜的一部分在偏離透鏡法線15-30°處衍射。衍射光譜區(qū)域在離軸點(diǎn)處聚焦，而未衍射光譜在透鏡的光軸上聚焦。由于衍射波是平面的和離軸的，離軸焦點(diǎn)受像差影響，增加了系統(tǒng)損耗。場曲、色差和球差使用散焦和彎曲焦平面（用每個光伏接收器近似）來補(bǔ)償。通過修改在構(gòu)造全息圖中使用的離軸波前來校正彗差。

? 由于整體設(shè)置的第一部分不變，我們直接將計算所得的光分布放在雙合透鏡前作為起始點(diǎn)。? 為評價聚焦光斑，在目標(biāo)焦平面處放置光束尺寸或光束參數(shù)探測器。 2. 光線追跡：預(yù)優(yōu)化 ? 光線追跡仿真具有速度快的優(yōu)點(diǎn)。? 因此，我們使用VirtualLab 中的光線追跡引擎進(jìn)行第一步預(yù)優(yōu)化。隨后，利用經(jīng)典場追跡引擎對結(jié)果進(jìn)行細(xì)化。 3.

如何將光聚焦到一個越來越小的光斑上，是光學(xué)領(lǐng)域中一直存在的問題，特別是最近，已發(fā)展出各種旨在深聚焦光的方法。研究高數(shù)值孔徑條件下的光聚焦通常需要全矢量電磁仿真技術(shù)。我們使用VirtualLab Fusion軟件演示了不同偏振態(tài)(如徑向)和孔徑形狀(如環(huán)形)對聚焦區(qū)域電磁場的影響，這種分析既可以用理想透鏡，也可以用具有明確結(jié)構(gòu)和材料信息的真實(shí)透鏡進(jìn)行。

7月22日，Ansys官方研討會『Speos 汽車照明太陽聚焦光學(xué)仿真分析』對汽車照明太陽聚焦光學(xué)進(jìn)行仿真分析，感興趣的下滑預(yù)約學(xué)習(xí)??時間：7月22日（星期二），16：00-17：00內(nèi)容簡介：汽車車燈對于行車安全至關(guān)重要，隨著汽車頭燈模組的廣泛應(yīng)用，使頭燈更具科技和美觀的同時，太陽光通過透鏡聚焦在裝飾件上的灼燒問題同樣不可忽視。

用消球差透鏡對各種偏振光束進(jìn)行深聚焦 如何將光聚焦到一個越來越小的光斑上，是光學(xué)領(lǐng)域中一直存在的問題，特別是最近，已發(fā)展出各種旨在深聚焦光的方法。研究高數(shù)值孔徑條件下的光聚焦通常需要全矢量電磁仿真技術(shù)。

?應(yīng)用參數(shù)優(yōu)化文件自動執(zhí)行具有可變曲率半徑的迭代仿真，直至獲得最小的聚焦點(diǎn)。?由于整體設(shè)置的第一部分不變，我們直接將計算所得的光分布放在雙合透鏡前作為起始點(diǎn)。?為評價聚焦光斑，在目標(biāo)焦平面處放置光束尺寸或光束參數(shù)探測器。 2.光線追跡：預(yù)優(yōu)化 ?光線追跡仿真具有速度快的優(yōu)點(diǎn)。

當(dāng)光在這些尺寸只有數(shù)百納米的結(jié)構(gòu)中發(fā)生衍射時，光束可以被聚焦、整形、重定向或分束。什么是衍射光學(xué)元件？通過衍射來控制光屬性的組件，被稱為衍射光學(xué)元件（DOE）。其中一些元件如今已經(jīng)應(yīng)用于光學(xué)領(lǐng)域，如衍射光柵，而其他新型元件被視為新一代光學(xué)透鏡（例如超表面和超透鏡）。DOE可精確控制光波的相位、偏振和強(qiáng)度，因此具有極高的應(yīng)用價值。

在高功率激光應(yīng)用中，一種常見的效果是通過熱致透鏡聚焦。 雖然這種影響通常是有害的，但它也可用于特定應(yīng)用。 例如，在光鑷和粒子俘獲領(lǐng)域中，使用Ince-Gaussian模式，因?yàn)樗鼈兊墓馐喞词乖谕ㄟ^焦點(diǎn)傳播時也能保持。借助新推出的 Ince-Gaussian模式光源和非均勻介質(zhì)組件，可以在 VirtualLab Fusion 中模擬此類應(yīng)用。

柱透鏡可以進(jìn)行非對稱聚焦：只改變光線在單一方向的傳播路徑，比如把發(fā)散的激光束 “壓成” 一條線，或把平行光聚焦成直線光斑；焦距從幾毫米到幾百毫米可定制，比如 70mm 焦距的平凸柱面鏡，是激光劃線、條碼掃描的常用款；常用材質(zhì)為 N-BK7、石英、藍(lán)寶石等，可耐受高功率激光，適配不同波長（1064nm、532nm 等）。

消色差(achromatic)透鏡由具有不同色散能力的兩個透鏡組成，可將兩個不同波長的光聚焦到同一點(diǎn)，從而在一定波長范圍內(nèi)達(dá)到消色差效果。

在高功率激光應(yīng)用中，一種常見的效果是通過熱致透鏡聚焦。 雖然這種影響通常是有害的，但它也可用于特定應(yīng)用。 例如，在光鑷和粒子俘獲領(lǐng)域中，使用Ince-Gaussian模式，因?yàn)樗鼈兊墓馐喞词乖谕ㄟ^焦點(diǎn)傳播時也能保持。借助新推出的 Ince-Gaussian模式光源和非均勻介質(zhì)組件，可以在 VirtualLab Fusion 中模擬此類應(yīng)用。

光束傳輸系統(tǒng)（BDS.0004 v1.0） 簡述案例 光源 - 像散光紅外激光二極管元件- 用于準(zhǔn)直光束的折射透鏡系統(tǒng)- 生成貝塞爾光束的錐透鏡- 聚焦非球面透鏡探測器- 點(diǎn)列圖- 聚焦區(qū)域的1D和2D研究- 焦深（DOF）- 光束參數(shù)模擬/設(shè)計- 光線追跡：初始焦點(diǎn)位置探測- 場追跡

如何將光聚焦到一個越來越小的光斑上，是光學(xué)領(lǐng)域中一直存在的問題，特別是最近，已發(fā)展出各種旨在深聚焦光的方法。研究高數(shù)值孔徑條件下的光聚焦通常需要全矢量電磁仿真技術(shù)。我們使用VirtualLab Fusion軟件演示了不同偏振態(tài)(如徑向)和孔徑形狀(如環(huán)形)對聚焦區(qū)域電磁場的影響，這種分析既可以用理想透鏡，也可以用具有明確結(jié)構(gòu)和材料信息的真實(shí)透鏡進(jìn)行。

3、超透鏡像素單元的優(yōu)化計算TiO2柱子單元的透射率、相位等情況，計算結(jié)果如下： 接下來，我們討論不同拓?fù)浜蓴?shù)的渦旋超透鏡的相位分布、超透鏡建模、聚焦性能、拓?fù)浜蛿?shù)與設(shè)計的是否對應(yīng)等等，具體如下表所示：不同拓?fù)浜蓴?shù)對應(yīng)的超透鏡相位分布(從上往下表示的含義：拓?fù)浜蓴?shù)、渦旋相位、普通超透鏡橫截面相位、渦旋超透鏡相位，渦旋超透鏡FDTD建模、xz截面的聚焦情況、xy截面的光場分布

實(shí)驗(yàn)測試與仿真模擬得到的超構(gòu)光學(xué)透鏡聚焦光斑強(qiáng)度對比，左邊為超構(gòu)透鏡位于空氣中，右邊為透鏡位于油中。

雜散光是指光向相機(jī)傳感器不需要的散光光或鏡面光，是在光學(xué)設(shè)計中無意產(chǎn)生的，會降低相機(jī)系統(tǒng)的光學(xué)性能。在本例中，光學(xué)透鏡系統(tǒng)使用Ansys Zemax OpticStudio (ZOS)進(jìn)行設(shè)計，并使用新的“Zemax Importer”工具一鍵導(dǎo)入鏡頭系統(tǒng)到Speos中進(jìn)行系統(tǒng)級雜散光分析。所使用的光學(xué)機(jī)械參數(shù)和透鏡邊緣可以在CAD平臺上進(jìn)行設(shè)計，然后在Ansys Speos中進(jìn)行修改。

由于動態(tài)監(jiān)視器將顯著增加模擬時間，因此最好使用2D時間監(jiān)視器并及時獲取光場快照。該光場的gif動畫如下所示：傳播場的波前清楚地顯示向內(nèi)彎曲，表明光的聚焦，正如具有球面相位掩膜的透鏡所預(yù)期的那樣。運(yùn)行腳本文件fdtd_full_lens_plot_field.lsf的“第2部分”。

第1步：在OpticStudio中設(shè)計目標(biāo)相位作為第一步，我們將為超透鏡設(shè)計目標(biāo)相位分布。對于具有如下已知形狀的透鏡，我們可以使用解析公式來定義相位分布。在無法用公式精確描述形狀（相位分布）的其他常規(guī)情況下，使用直線網(wǎng)格將空間相位數(shù)據(jù)進(jìn)行表示將十分有用。在這個案例中，我們正在設(shè)計一個超透鏡，使其結(jié)合一個僅在Y 方向具有光焦度的柱面鏡可以將入射準(zhǔn)直光束進(jìn)行最佳地聚焦。