[已解决]入射角对超透镜的影响

风间琉璃

最近在做一个折——超混合的光学设计，也看了相应的论文，发现了一个自己很难理解的问题，希望各位前辈不吝赐教：

1.都知道超透镜在zemax里面一般用二元面1或者二元面2进行优化，会得到几个多项式系数，然后会出来一些相位分布图，如下图，然后再在fdtd里面仿真。
但是我们在fdtd仿真的时候，虽然对给定波长的光扫描出了透过率和相位均满足要求的单元库，但是我们这里不是对一个固定的光源角度（即入射角度）来扫的吗？但是zemax里面光线入射在超表面上的角度对于不同孔径处是不断变化的，可能中心0° 边缘就10° 依次连续变化，但是这里面zemax所表征出来的理想相位是考虑了不同入射角的影响下的。那么我再用fdtd里面单一波长下扫出来的相位去拟合就有失偏颇呢？
2.比如 我这里对0°的光相位调制是2Π，但是对5°的光就不再是2Π。这个问题该怎么解决呢？还是说我的理解有问题？

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光信小神龙

2025-6-11 21:51

风间琉璃 发表于 2025-6-11 15:52
是zemax里面虽然光线追击是有角度的但是他在相位图呈现分布的时候，是自己考虑了这个因素，然后换算成平 ...

就是在光线追迹优化的时候，会得到一个透镜面型，这个透镜的作用是把物体尽量完美地成像于像面上，其几何光线的点列图光斑处于一个极小值，也就是评价函数收敛。此时得到的这个透镜的面型参数被你提取了出来，这个面型实际上是一个形状，利用其高度z换算成了相位phi，这个相位phi就可以看成是准直光（或者说一个正入射的平面波，在xy面的分布中，处处都没有相位差）入射到透镜后，出射光场的相位。所以，在扫描小柱子参数的时候，用一个平面波打过来，去探测出射光场的透过率和相位是没问题的。

你的理解为zemax里面虽然光线追迹是有角度的但是他在相位图呈现分布的时候，是自己考虑了这个因素，然后换算成平行光入射应该调制的相位，这个理解感觉怪怪的，但确实是这么一回事。

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光信小神龙

我懂你意思，兄弟，是不是你在fdtd扫每个小柱子的相位和透过率时，用的是准直光入射也就是0度光入射的，然后你觉得这个扫参结果在应用时是不准确的，因为一个轴上的物方点射出来的光线中，不同孔径的部分光线的入射角度是不一样的，所以之前的扫参结果不能拿来用。

风间琉璃

光信小神龙 发表于 2025-6-10 22:08
我懂你意思，兄弟，是不是你在fdtd扫每个小柱子的相位和透过率时，用的是准直光入射也就是0度光入射的，然 ...

就是这个意思？有什么好的解决办法吗？

光信小神龙

风间琉璃 发表于 2025-6-11 11:39
就是这个意思？有什么好的解决办法吗？

这样做是没问题的，一开始拿光线做优化得到的面型数据，其相位分布就可以看作是平行光打过来它起到的相位调制作用

风间琉璃

光信小神龙 发表于 2025-6-11 14:20
这样做是没问题的，一开始拿光线做优化得到的面型数据，其相位分布就可以看作是平行光打过来它起到的相位 ...

是zemax里面虽然光线追击是有角度的但是他在相位图呈现分布的时候，是自己考虑了这个因素，然后换算成平行光入射应该调制的相位吗？或者说这种说法有出处吗？想了解一下背后的故事

光信小神龙

风间琉璃 发表于 2025-6-11 15:52
是zemax里面虽然光线追击是有角度的但是他在相位图呈现分布的时候，是自己考虑了这个因素，然后换算成平 ...

就是在光线追迹优化的时候，会得到一个透镜面型，这个透镜的作用是把物体尽量完美地成像于像面上，其几何光线的点列图光斑处于一个极小值，也就是评价函数收敛。此时得到的这个透镜的面型参数被你提取了出来，这个面型实际上是一个形状，利用其高度z换算成了相位phi，这个相位phi就可以看成是准直光（或者说一个正入射的平面波，在xy面的分布中，处处都没有相位差）入射到透镜后，出射光场的相位。所以，在扫描小柱子参数的时候，用一个平面波打过来，去探测出射光场的透过率和相位是没问题的。

你的理解为zemax里面虽然光线追迹是有角度的但是他在相位图呈现分布的时候，是自己考虑了这个因素，然后换算成平行光入射应该调制的相位，这个理解感觉怪怪的，但确实是这么一回事。