超表面空间板的建模

摘要

在许多现代光学应用中，实现最大可能的紧凑性是最受追捧的优化目标之一。造成这种情况的原因有很多：便携式设备的光学元件安装空间较小，而较小的系统往往具有较低的重量和材料成本。最近在这一领域提出的一种巧妙的策略是“空间板”：超表面允许在自由空间中模拟比空间板的实际厚度长得多的传播。例如，这样的元件可以缩短聚焦透镜后的距离同时实现聚焦(不改变NA)。在这个例子中，我们展示了由Orad Reshef等人提出的多层超材料的空间板的特性，并研究了其在光学建模和设计软件VirtualLab Fusion中的行为。

建模任务

建模技术的单平台互操作性

当光在系统中传播时，它将与不同的元件相遇并相互作用。系统的每个元件都需要一个在精度和速度之间提供良好折衷的合适模型：

 自由空间传播

 空间板

 探测器

连接建模技术：自由空间传播

 自由空间传播

 空间板

 探测器

 

可用的自由空间传播建模技术: 

由于向焦点的传播必须包含衍射效应才能获得准确的结果，因此选择傅里叶域技术作为模拟速度和精度之间的良好折衷。

 

连接建模技术：分束器

 自由空间传播

 空间板

 探测器

分束器可用的建模技术:

由于S矩阵求解器完全在k域中运行，因此在应用该求解器时不需要在域之间切换(傅里叶变换)的额外步骤。这是允许最快的模拟速度，同时保持严格的模型。

分层介质元件

连接建模技术：探测器

自由空间可视化vs空间板

焦点区域比较

文件信息