VirtualLab中用戶自定義的雙焦透鏡的模擬

該案例演示了一個雙焦透鏡的模擬，此雙焦透鏡為折衍混合透鏡，即由衍射面和透射面組成。在VirtualLab中，用戶可以通過可編程光學界面（programmable interface）來構建微結構光學透鏡表面。
 

關鍵詞：雙焦透鏡、可編程光學界面、代碼片段、折衍混合透鏡
 

所需工具箱：基本工具箱
 

相關教程：Scenario 16.02
 

模擬任務：模擬平面波透過用戶自定義的折衍混合透鏡后在目標平面上的光場分布。并沿光軸方向移動目標平面，測量中心點光強，確定雙焦點位置。

 

 

 透鏡的中心厚度為1 mm

 透鏡的折射面為球面，其曲率半徑為10 mm

 透鏡的衍射面表達式來自于工具書《Handbook of Optics》，在VirtualLab中通過可編程光學界面來實現。衍射面的3D視同如下圖所示
 

 

 

模擬結果

 

1. 焦距測量
 

光軸上的光強分布可以用來檢測焦點位置。光強越強說明聚焦效果越好。參數遍歷（Parameter Run）文件“Scenario_16.01_Bifocal_Lens.run”中的變量為透鏡與光軸上測量點間的距離。以下圖示顯示了光軸上的光強分布，橫軸為測量點與透鏡間的距離。
 

 

 

通過上圖可以清晰地顯示出兩個焦點位置，焦距分別為9.39 mm和9.96 mm。

 

2. 光場分布
 

下圖顯示兩焦點位置以及兩焦點之間某位置上目標平面上的光場分布。
 

焦點一處光場分布        焦點一與焦點二之間某處光場分布         焦點二處光場分布
 

結論

 

1.VirtualLab可以模擬折衍混合透鏡
 

2.衍射面可以通過可編程光學界面（Programmable interface）實現。