多层超表面空间板的模拟

在许多现代光学设计应用中，人们普遍倾向于使系统尽可能紧凑。手机中的摄像头就是这种趋势的最主流例子之一。虽然重点通常放在成像元件本身（例如，通过采用扁平元件来减少镜头的体积），但为了在保留所需功能的同时使系统尽可能小，解决元件之间的距离问题也是必要的。例如，可以通过将系统折叠起来，利用相同的体积实现多个传播步骤，但这并不是唯一可行的策略。

 

我们将介绍多层超表面空间板的模拟（由 O. Reshef 等人在他们的论文“An optic to replace space and its application towards ultra-thin imaging systems.”, Nat. Commun.12, 3512 [2021]中提出的）：一个平面部件，能够复制比部件实际物理厚度更长的自由空间传播步长的响应。

 

光学建模和设计软件 VirtualLab Fusion 在单一软件平台上提供了丰富的可互操作建模技术，使我们能够为空间板的多层结构选择严格的S矩阵算法，并将其与其他方法（如自由空间传播或任何其他元件的方法）相结合，在精度和速度之间取得完美平衡，完成整个系统的仿真。

 

                                      利用多层超表面制作空间板模型

 

 

分层超材料（"空间板"）用于模仿自由空间中比元件实际厚度长得多的传播，同时保持原始光学系统的成像特性。

                                                                      分层介质元件

 

 

本用例介绍了分层介质元件，并概述了其选项、设置和电磁场求解器。