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    [分享]设计和分析GRIN扩散器（完整） [复制链接]

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    离线infotek
    科学家
     
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    光币
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    只看楼主 倒序阅读 楼主  发表于: 2020-11-05
    教程565（1.0） oMOh4NH,x  
    2 !9Zw$  
    1.模拟任务 "" _B3'  
     >p" U|  
     本教程将介绍设计和分析生成Top Hat图案的折射率调制扩散器图层。 I[w5V;>*  
     设计包括两个步骤： 2vb qz  
    - 设计相位函数来生成一个角谱Top Hat分布。 17 0r5  
    - 基于相位调制来计算对应的折射率调制。 A>HCX 4i  
     设计相位函数是基于案例DO.002。在开始设计一个梯度折射率扩散器之前，我们迫切地推荐您先阅读这个案例。 `O;4 b#!g  
    o02G:!gB  
    IS;[oJef  
    照明光束参数 ?IoA;GBg  
    4gUx#_AaG  
    u0g"x_3  
    波长：632.8nm j |o&T41  
    激光光束直径（1/e2）：700um
     @O-\s q  
    " SP6o  
    理想输出场参数 JZE@W -2  
    <aI}+  
    G2+ gEg  
    直径：1° Ww#!-,*]o  
    分辨率：≤0.03° B7'yc`)H  
    效率：>70% z<0/#OP'  
    杂散光：<20% NzeiGj  
     9]1LwX!M2  
    K@ &;f( Y  
    2.设计相位函数 $H]NC-\+>  
    E\cX  
    ]<c\+9  
    ^\Q%VTM  
     相位的设计请参考会话编辑器 <HIM k  
     Sc563_GRIN_Diffuser_1.seditor和优化文档Sc563_GRIN_Diffuser_2.dp。 "V`DhOG&  
     设计没有离散相位级的phase-only传输。 pK"Z9y&  
     _={mKKoHs  
    3.计算GRIN扩散器 \=&Z_6Mu  
     GRIN扩散器应该包含一个1mm厚度石英玻璃作为基板，和一个折射率调制的丙烯酸薄层。 rR#wbDr5  
     最大折射率调制为△n=+0.05。 >J)4e~9EJ2  
     最大层厚度如下： eV }H  
    ?du*ITim  
    4.计算折射率调制 h(4\k?C5  
    4mpcI  
    从IFTA优化文档中显示优化的传输 6K=}n] n  
    f|)~_J H  
     将传输相位转变为实部，通过函数Manipulation→Field Quantity Operations→Move→Phase to Real。 ;d]vAj  
    a0Fq$  
    `0!%jz=  
     生成正向函数，通过Manipulation→Amplitude/Real Part Manipulation→Lift Positive函数。 Ai5+ ;8z+  
    cR*~JwC:  
    | qelvK*  
     乘以最大调制折射率（0.05），通过Manipulation→Operation with Constant→Multiply Constant函数。 BqA_C W  
     0[N1SY\lj  
    `~41>mM%  
     将数据转换成数据阵列：Manipulation→Create Numerical Data Array（参见下一张）。 b.kV>K"X3  
    tYSfeU  
    ~C3Ada@4  
    GxC\Nj#  
     数据阵列可用于存储折射率调制。 nQa:t. rC  
     选择在下一个对话框中将实部转化为一个数据阵列图。 }1lZW"{e[  
     插值应该设置为Nearest Neighbor来得到一个像素化折射率调制。 I9`ZK2S  
    !67xN?b  
    5.X/Y采样介质     GJHJ?^%  
    -9o7a_Z  
    2+ g'ul`  
     GRIN扩散器层将由双界面元件模拟。 WORRF  
     这个元件可以在平面层和任意折射率调制之间进行模拟。 /WK1(B:  
     元件厚度对应于层厚度12.656μm。 hb)C"q=  
     折射率调制由采样x/y调制介质模拟。 MIWc @.i2  
    t'.:"H8BI  
    [UB*39D7  
    R4$(NNC+/  
     基材丙烯酸的离散数据应该从miscellaneous材料目录中加载。 :QXKG8^  
     折射率调制的数据阵列必须设置到介质中。 S?OCy4dk:  
     应该选择像素化折射率调制。 8=?U7aw  
    ^<   
    kr!>rqN5  
     优化的GRIN介质是周期性结构。 !:tr\L {  
     只优化和指定一个单周期。 IMzt1l =7  
     介质必须切换到周期模式。周期是 3 +`,'Q9  
    1.20764μm×1.20764μm。     X;#Ni}af  
    ocp  
    6.通过GRIN介质传播 : Cli8#  
    Xf mN/j2  
    X gtn}7N.  
    F"3'~ 6  
     通过折射率调制层传播的传播模型： '0&HkM{ D  
    - 薄元近似 7| j rk  
    - 分步光束传播方法。 SxcE@WM  
     对于这个案例，薄元近似足够准确。 5~E{bW$  
     在传播面板上选择传播方法，并且编辑传播设置。 N$.ls48a4-  
     场采样必须设置为手动模式并且采样距离为4.5μm（半像素尺寸）。 3Ljj|5.q  
     !0):g/2h  
    7.模拟结果 BuxU+  
    K2V?[O#  
    角强度分布
    （参见Sc563_GRIN_Diffuser_3.lpd）
    -_]Ceq/  
    8.结论 7_lgo6  
     |t;Ktl  
     VirtualLab Fusion支持设计GRIN衍射光学元件和全息图。 T]b&[?p|a[  
     优化的GRIN元件可以生成任意的二维强度分布。 z=8l@&hYLq  
     可以模拟通过x/y平面上任意调制的介质中的光传播。 q~*|Wd'&  
    Uv=)y^H~*A  
     ![MtJo5  
    QQ：2987619807 (Fq]y5  
     
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