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超透鏡是一種通過控制表面納米結(jié)構(gòu)來調(diào)制光束的幅度和相位，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)波前操控（如光束偏轉(zhuǎn)、光束聚焦和偏振分束等）的新型技術(shù)，在之前的文章中已經(jīng)簡單介紹了介質(zhì)天線結(jié)構(gòu)和金屬諧振結(jié)構(gòu)的單元仿真，在掃描了不同結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)應(yīng)的相位后，就可以根據(jù)目標(biāo)相位曲線進(jìn)行相關(guān)建模和仿真。

圖3：幻燈片#17幻燈片 #22在 VirtualLab Fusion 的多尺度仿真框架中，整合超透鏡（metalenses）的主要挑戰(zhàn)在于創(chuàng)建一個(gè)能夠與其他光學(xué)元件（如傳統(tǒng)透鏡）的仿真模型無縫交互的超透鏡仿真模型。在探討我們?nèi)绾螒?yīng)對(duì)這一挑戰(zhàn)之前，我們需要先回答一個(gè)關(guān)鍵問題：將平面透鏡集成到光學(xué)設(shè)計(jì)中，預(yù)期會(huì)帶來哪些結(jié)果？

該文呈現(xiàn)了較小規(guī)模超透鏡的工作流程，此工作流使用lumerical搭配OpticStudio的物理光學(xué)傳播（POP）工具可以評(píng)估的十分全面，然而從工作流的方法中也呈現(xiàn)出仿真所需的內(nèi)存隨著鏡頭尺寸變大而變大，大到超出目前內(nèi)存能力的程度，會(huì)限制仿真的超表面尺寸。在本文中，介紹了設(shè)計(jì)直徑為20毫米的大型超透鏡的工作流程。

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(shí)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(gè)聚焦光場的仿真其實(shí)難度還挺大的，并不easy。

此外，超透鏡本質(zhì)上是基于波動(dòng)光學(xué)的，但需要將它們整合到光線追蹤系統(tǒng)中。此工作流使用lumerical搭配OpticStudio的物理光學(xué)傳播（POP）工具可以評(píng)估的十分全面，然而從工作流的方法中也呈現(xiàn)出仿真所需的內(nèi)存隨著鏡頭尺寸變大而變大，大到超出目前內(nèi)存能力的程度，會(huì)限制仿真的超表面尺寸。在本文中，介紹了設(shè)計(jì)直徑為20毫米的大型超透鏡的工作流程。

全面的超彈本構(gòu)關(guān)系測(cè)試矩陣01PART全面的超彈本構(gòu)關(guān)系測(cè)試矩陣，完整描述橡膠多軸復(fù)雜變形行為。我們的全套橡膠超彈本構(gòu)關(guān)系測(cè)試系統(tǒng)，可精確表征材料在不同變形模式下的力學(xué)行為，確保仿真模型具備可靠的預(yù)測(cè)能力。

中山大學(xué)希望通過仿真工具在有限時(shí)間內(nèi)評(píng)估不同的超構(gòu)光學(xué)透鏡方案，靈活更改超構(gòu)光學(xué)透鏡周圍的浸沒材料，模擬材料變化后超構(gòu)透鏡的光學(xué)性能變化，例如焦點(diǎn)大小和效率；仿真結(jié)果必須和實(shí)驗(yàn)結(jié)果相近，從而讓仿真技術(shù)為超構(gòu)光學(xué)透鏡方案節(jié)約時(shí)間和設(shè)計(jì)成本。

設(shè)計(jì)任務(wù)仿真與設(shè)置：單平臺(tái)互操作性連接建模技術(shù)：超構(gòu)透鏡? 超構(gòu)透鏡(柱結(jié)構(gòu)分析)? 傳播到焦點(diǎn)? 探測(cè)器周期性微納米結(jié)構(gòu)可用的建模技術(shù)：作為一種嚴(yán)格的特征模態(tài)求解器，傅里葉模態(tài)法(也稱為嚴(yán)格耦合波分析，RCWA)提供了非常高的精度。雖然計(jì)算可能需要一段時(shí)間，但對(duì)于像這樣復(fù)雜的系統(tǒng)，高精度是絕對(duì)必要的。

超透鏡的設(shè)計(jì)的實(shí)現(xiàn)方式為：在介質(zhì)（硅）平板的目標(biāo)高透過率區(qū)域引入亞波長空氣孔陣列。這一設(shè)計(jì)可降低該區(qū)域的等效折射率，提升透射效率。 3、設(shè)計(jì) 本演示將探究三種仿真設(shè)計(jì)方案：介質(zhì)平板、厚菲涅耳透鏡、菲涅耳超構(gòu)透鏡。自由空間和厚菲涅耳透鏡示例將為超構(gòu)透鏡設(shè)計(jì)提供參考和背景依據(jù)。 所有仿真將保持相同的通用晶圓、光源和離散化參數(shù)，具體如下文所述。

設(shè)計(jì)任務(wù)仿真與設(shè)置：單平臺(tái)互操作性連接建模技術(shù)：超構(gòu)透鏡□ 超構(gòu)透鏡(柱結(jié)構(gòu)分析)□ 傳播到焦點(diǎn)□ 探測(cè)器周期性微納米結(jié)構(gòu)可用的建模技術(shù)：作為一種嚴(yán)格的特征模態(tài)求解器，傅里葉模態(tài)法(也稱為嚴(yán)格耦合波分析，RCWA)提供了非常高的精度。雖然計(jì)算可能需要一段時(shí)間，但對(duì)于像這樣復(fù)雜的系統(tǒng)，高精度是絕對(duì)必要的。

多個(gè)場景案例的應(yīng)用講解，學(xué)習(xí)借助FDTD在超構(gòu)表面設(shè)計(jì)、超構(gòu)透鏡設(shè)計(jì)、納米結(jié)構(gòu)的光學(xué)特性研究、波導(dǎo)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)等多個(gè)方向的研究。 詳情請(qǐng)看：軟研科技微信號(hào)：XIE-Tloml

超構(gòu)表面偏振/波長/角度響應(yīng)分析 超光柵的構(gòu)建 基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的超構(gòu)透鏡設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)和分析超透鏡 基于超構(gòu)透鏡（PCA）實(shí)現(xiàn)聚焦與成像5微納加工工藝方案 微納加工完整流程概述 灰度曝光/直寫技術(shù) 刻蝕類工藝 其他輔助工藝 典型微納結(jié)構(gòu)加工全流程實(shí)例6微納結(jié)構(gòu)的表征 微納結(jié)構(gòu)面型檢測(cè)

第3步：整體透鏡設(shè)計(jì)一旦從第2步構(gòu)建了相位/光場相對(duì)于半徑的庫，就有兩種方法可用于設(shè)計(jì)和分析超透鏡整體：直接仿真：根據(jù)上一步的目標(biāo)相位分布以及其相對(duì)于半徑的數(shù)據(jù)情況，在FDTD中構(gòu)建和模擬完整的超透鏡。雖然這種方法更直接，但它可能會(huì)在內(nèi)存和仿真時(shí)間方面帶來挑戰(zhàn)，尤其是對(duì)于較大的超透鏡而言。

超構(gòu)表面偏振/波長/角度響應(yīng)分析 超光柵的構(gòu)建 基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的超構(gòu)透鏡設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)和分析超透鏡 基于超構(gòu)透鏡（PCA）實(shí)現(xiàn)聚焦與成像

圖1.傳統(tǒng)微穿孔板與聲學(xué)超表面的結(jié)構(gòu)示意圖 圖2.論文中阻抗分析和數(shù)值模擬的吸聲系數(shù)曲線數(shù)值模擬：在comsol中利用熱黏性聲學(xué)接口對(duì)聲學(xué)超材料的聲學(xué)特性進(jìn)行仿真分析。建立的幾何模型如下所示。

第3步：整體透鏡設(shè)計(jì)一旦從第2步構(gòu)建了相位/光場相對(duì)于半徑的庫，就有兩種方法可用于設(shè)計(jì)和分析超透鏡整體： 直接仿真：根據(jù)上一步的目標(biāo)相位分布以及其相對(duì)于半徑的數(shù)據(jù)情況，在FDTD中構(gòu)建和模擬完整的超透鏡。雖然這種方法更直接，但它可能會(huì)在內(nèi)存和仿真時(shí)間方面帶來挑戰(zhàn)，尤其是對(duì)于較大的超透鏡而言。

研究內(nèi)容：基于目前學(xué)者所設(shè)計(jì)的超材料結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)了一種薄膜型聲學(xué)超材料的單元模型，支撐框架、彈性薄膜和空心質(zhì)量塊。支撐框架是固定并張緊薄膜類似彈簧的作用。圖1.薄膜型聲學(xué)超材料的結(jié)構(gòu)示意圖技術(shù)路線：在comsol中對(duì)薄膜聲學(xué)超材料低頻降噪進(jìn)行仿真分析。

(需要修改內(nèi)置的弱表達(dá)式)9、網(wǎng)格設(shè)置9.1精確仿真電磁場所需的網(wǎng)格劃分標(biāo)準(zhǔn) 9.2 網(wǎng)格的優(yōu)化 9.3 案列教學(xué)COMSOL 仿真進(jìn)階 COMSOL WITH MATLAB10、COMSOL WITH MATLAB 功能簡介(a) COMSOL WITH MATLAB 進(jìn)行復(fù)雜的物理場或者集合模型的建立(如超表面波前的衍射計(jì)算);(b) COMSOL WITH MATLAB 進(jìn)行復(fù)雜函數(shù)的設(shè)置

第3步：整體透鏡設(shè)計(jì)一旦從第2步構(gòu)建了相位/光場相對(duì)于半徑的庫，就有兩種方法可用于設(shè)計(jì)和分析超透鏡整體：直接仿真：根據(jù)上一步的目標(biāo)相位分布以及其相對(duì)于半徑的數(shù)據(jù)情況，在FDTD中構(gòu)建和模擬完整的超透鏡。雖然這種方法更直接，但它可能會(huì)在內(nèi)存和仿真時(shí)間方面帶來挑戰(zhàn)，尤其是對(duì)于較大的超透鏡而言。