VirtualLab中用户自定义的双焦透镜的模拟

该案例演示了一个双焦透镜的模拟，此双焦透镜为折衍混合透镜，即由衍射面和透射面组成。在VirtualLab中，用户可以通过可编程光学界面（programmable interface）来构建微结构光学透镜表面。
 

关键词：双焦透镜、可编程光学界面、代码片段、折衍混合透镜
 

所需工具箱：基本工具箱
 

相关教程：Scenario 16.02
 

模拟任务：模拟平面波透过用户自定义的折衍混合透镜后在目标平面上的光场分布。并沿光轴方向移动目标平面，测量中心点光强，确定双焦点位置。

 

 

 透镜的中心厚度为1 mm

 透镜的折射面为球面，其曲率半径为10 mm

 透镜的衍射面表达式来自于工具书《Handbook of Optics》，在VirtualLab中通过可编程光学界面来实现。衍射面的3D视同如下图所示
 

 

 

模拟结果

 

1. 焦距测量
 

光轴上的光强分布可以用来检测焦点位置。光强越强说明聚焦效果越好。参数遍历（Parameter Run）文件“Scenario_16.01_Bifocal_Lens.run”中的变量为透镜与光轴上测量点间的距离。以下图示显示了光轴上的光强分布，横轴为测量点与透镜间的距离。
 

 

 

通过上图可以清晰地显示出两个焦点位置，焦距分别为9.39 mm和9.96 mm。

 

2. 光场分布
 

下图显示两焦点位置以及两焦点之间某位置上目标平面上的光场分布。
 

焦点一处光场分布        焦点一与焦点二之间某处光场分布         焦点二处光场分布
 

结论

 

1.VirtualLab可以模拟折衍混合透镜
 

2.衍射面可以通过可编程光学界面（Programmable interface）实现。