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[xingguohua18]

老师您好，关于斜入射反射式超透镜的仿真以及聚焦效率的计算，利用FDTD和场重建两种方法分别进行计算，聚焦效率相差较大。

方法1：直接用FDTD仿真20um直径超透镜，光源类型选择的平面衍射波，边界条件都是PML，计算的聚焦效率只有5%。

方法2：利用RCWA算法计算周期性结构的0级衍射光的场分布，然后利用场重建和远场衍射计算20um超透镜聚焦效率为30%

单个结构周期是0.48um，波长是0.63um，因为斜入射存在高级次衍射波，利用FDTD计算的近场包含高级次衍射波，而场重建的近场只包含零级衍射波，请问老师这是造成两种方法计算聚焦效率差异的原因吗？是否还有其它原因存在？哪一种算法更加准确呢？

 

此外利用这两种方法计算了正入射的情况，这种情况周期小于波长，不存在高级次衍射波，算出的聚焦效率依然差异比较大。

谢谢老师。

[Guilin Sun]

我个人认为，这两种方法有些基本差异：

直接仿真，结果与光源大小有关。可能需要用实际进入透镜的功率来量度：比如在光阑（或衍射平面波）与器件中间加一个透射率监视器，用焦面上透射率除以光阑后透射率，可以增加透射率数值，也是比较正确的方法。否则结果与光源大小有关。

重构方法可能人为提高了透射率，认为所有入射光产生的远场都参与成像。是理想的周期结构重建场，而不是实际局部周期生成的超透镜。这种方法只是简化了实际超透镜大尺寸仿真问题。

这些只是个人看法，仅供参考。

[xingguohua18]

好的，谢谢老师，在斜入射反射式超透镜的设计中，采用RCWA计算得到了超透镜的单元库，然后分别设计了一个单波长的超透镜和一个三波长消色差超透镜，构建这两种透镜的结构从在同一个库中筛选的，且两个透镜的尺寸和焦距都相同，但是采用FDTD计算出的聚焦效率消色差的聚焦效率比单波长的聚焦效率还要高很多，请问老师造成这个的原因会是什么？

此外，在计算近场时，对于反射式结构也是反射率监视器离结构越近越好吗？

[Guilin Sun]

你是怎么计算消色差超透镜聚焦效率的？是宽谱吗？因为是斜入射应该是单波长分别计算。此时就有两种方法计算：
1： 将三个波长下的聚焦效率平均；

2：将三个波长的光源功率相加，以及聚焦功率相加，最后再计算总聚焦强度除以总光源功率。

你看看这两种方法哪种比较好？
也许三波长时高级衍射被抑制了？这个还要你再琢磨。

因为你主要需要焦点上的功率，所以没有必要将监视器离反射面很近，近距离是为了记录大角度功率，但是大角度可能没有有效聚焦再焦斑上。

你可以将焦面上的强度分布画出来看看。