[已解决]光栅面二元面和菲涅尔面的区别

linchen

1、最近要模拟菲涅尔和类似的表面结构，fresnel1有个亚面元个数的参数，值越大，两条刻线之间的近似曲面就越光滑，最大为20,。亚面元个数为1时将产生平的刻线。也就是说fresnel1斜面上不是圆弧，是一些直线近似的，是这样吗？
2、其他面型能精确模拟菲涅尔结构，但是又不能看到曲面上的光线情况。有没有什么办法能让斜面上是理想情况下的圆弧，又能看到光线在斜面上的折射情况的？
3、找资料时又看到一篇官方文章OpticStudio建模衍射光学表面，有下面几种方法，后面说OpticStudio中建模的衍射表面由于相位在表面各处的分布是均匀的，因此更接近kinoform。手册中也说二元光学面也较相衍面，与全息面和衍射光栅类似，都是在光学面上刻上小的凹槽或线来改变通过该面的波前的相位。而且用二元光学面时也没有台阶数，意思是zemax里二元光学面模拟的情况不是台阶状的，是曲面连续的？多少个台阶是加工的时候确定了再根据台阶数设计掩膜？


4、再问几个加工方面的问题，菲涅尔透镜加工的时候，斜面上是根据面型精确计算的圆弧面，还是一个或者多个平的小斜面近似的？zemax设计出来的二元光学面只有面型和相位数据，加工的时候需要提供什么？

问题有点多，大家知道的不知道的有什么想法都可以来说说，反正我也不懂

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optzmx

2018-8-4 09:41

我来了，我来了，


1. 是

2. 好久没用zemax了，不记得了，似乎非序列里面是有的

3. zemax这里能模拟连续相位，加工的话不能用zemax了，直接优化多台阶的，如果把连续相位强行量化成台阶的，结果会天差地别。相关理论也一大堆，比较有名的有VirtualLab，GratingMaster，Rsoft，还有自己写也行，基本的貌似比光线追迹的简单点。另：关于zemax的光栅模拟，这里只能模拟光栅，还不带衍射效率，在POP分析里面能用标量衍射理论模拟复杂的，那个准点，但是不能优化设计。

4. 菲涅尔的话，尺度比较大，平的圆弧的都行，跟你的加工商协商。打个广告，自由曲面，菲涅尔优质加工商：山东宇影，东莞展拓【如果违规随时删】。衍射的话，尺度就比较小，连续相位台阶相位都有，大部分都是台阶，现在8台阶比较多，兼顾加工跟效率。

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wilhelm

回答第三个问题中的一个小点。这里讲的二元面指的是zemax中Binary1和Binary2这两种面型。
这两种面型实际上都是在偶次非球面的基础上引入附加的相位。实际上就是个非球面。
在zemax中只计算这个面对相位的影响，而不考虑实际的台阶二元结构光线具体如何追迹，毕竟衍射效应无法用光线来表示。
具体多少层台阶还看实际加工状况了。文中最后也附有台阶数和衍射效率的关系。

linchen

wilhelm 发表于 2018-8-1 13:12
回答第三个问题中的一个小点。这里讲的二元面指的是zemax中Binary1和Binary2这两种面型。
这两种面型实际 ...

也就是说设计的时候只是得到面型和相位，加工的时候才会根据加工条件转换成台阶？那这样的话不同台阶数的影响是无法模拟出来，可以根据计算知道不同台阶数近似对衍射效率的影响，这样理解对吧

wilhelm

linchen 发表于 2018-8-1 13:23
也就是说设计的时候只是得到面型和相位，加工的时候才会根据加工条件转换成台阶？那这样的话不同台阶数的 ...

是的，就binary面型而言，软件是不考虑台阶的。而且不同台阶数的衍射效率也不是软件算的，是参考教材中提供的理论计算结果。

linchen

wilhelm 发表于 2018-8-1 13:32
是的，就binary面型而言，软件是不考虑台阶的。而且不同台阶数的衍射效率也不是软件算的，是参考教材中提 ...

那我就又有个疑问了，如果按照软件的情况，不考虑台阶，那等效结构就是第二个透镜的结构，这样的话和菲涅尔面型的效果一样，这两个面型不就没区别了

linchen

wilhelm 发表于 2018-8-1 13:32
是的，就binary面型而言，软件是不考虑台阶的。而且不同台阶数的衍射效率也不是软件算的，是参考教材中提 ...

好像菲涅尔面附加数据描述的也是面型，binary描述的是相位，应该区别就是这吧

wilhelm

linchen 发表于 2018-8-1 13:52
好像菲涅尔面附加数据描述的也是面型，binary描述的是相位，应该区别就是这吧

是的，两者虽然基底都是偶次非球面的面型，但附加的数据类型不一样。fresnel面型描述附加的表面矢高，二元面描述附加的相位。

optzmx

我来了，我来了，


1. 是

2. 好久没用zemax了，不记得了，似乎非序列里面是有的

3. zemax这里能模拟连续相位，加工的话不能用zemax了，直接优化多台阶的，如果把连续相位强行量化成台阶的，结果会天差地别。相关理论也一大堆，比较有名的有VirtualLab，GratingMaster，Rsoft，还有自己写也行，基本的貌似比光线追迹的简单点。另：关于zemax的光栅模拟，这里只能模拟光栅，还不带衍射效率，在POP分析里面能用标量衍射理论模拟复杂的，那个准点，但是不能优化设计。

4. 菲涅尔的话，尺度比较大，平的圆弧的都行，跟你的加工商协商。打个广告，自由曲面，菲涅尔优质加工商：山东宇影，东莞展拓【如果违规随时删】。衍射的话，尺度就比较小，连续相位台阶相位都有，大部分都是台阶，现在8台阶比较多，兼顾加工跟效率。

milanrambo

我的理解：
一般所说的fresnel面涉及到的矢高，台阶周期远大于波长量级，主要还是用折射效应而非衍射效应。
而binary是达到波长量级（衍射效应）的一个简化的二元面型，需要用到衍射分析衍射效率衍射角度等。

hertz

想提两个问题：1.二元面2难道必须要附加上非球面上面，单独一个面（平面）设置为二元面是否可行呢？2.如果想把系统内的一个非球面转化为一个单独的二元面，又该如何操作呢？感谢大家解答！