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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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    只看楼主 倒序阅读 楼主  发表于: 2020-11-05
    教程565（1.0） T^v}mWCZ  
    ? qA]w9x  
    1.模拟任务 EZj9wd"u  
     _[y/Y\{I  
     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。 ~,~eoW7  
     设计包括两个步骤： rbCAnwA2  
    - 设计相位函数来生成一个角谱Top Hat分布。 .6V}3q$-@  
    - 基于相位调制来计算对应的折射率调制。 x;')9/3  
     设计相位函数是基于案例DO.002。在开始设计一个梯度折射率扩散器之前，我们迫切地推荐您先阅读这个案例。 ZW}_Q s  
    Gbw2E&a  
    >U3cTEs cj  
    照明光束参数 c=+!>Z&i$G  
    ^VACf|0  
    rt| 7h>RQ  
    波长：632.8nm F/A|(AH'  
    激光光束直径（1/e2）：700um
     ow#1="G,=  
    LD g?'y;2  
    理想输出场参数 h*Pc=/p  
    -tNUMi'  
    [h:T*(R?  
    直径：1° p^u:&Quac  
    分辨率：≤0.03° AvHCO8h|  
    效率：>70% ,{q;;b9  
    杂散光：<20% 9k~8  
     FEVlZ<PW3I  
    2[;_d;oB@  
    2.设计相位函数 C/&-l{7  
    Ydy9  
    XGMiW0j0B  
    $2el&I  
     相位的设计请参考会话编辑器 wuqJr:q*#  
     Sc563_GRIN_Diffuser_1.seditor和优化文档Sc563_GRIN_Diffuser_2.dp。 2T TdH)  
     设计没有离散相位级的phase-only传输。 rc>6.sM %  
      JSg$wi8  
    3.计算GRIN扩散器 *cnNuT  
     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。 0P(!j_2m  
     最大折射率调制为△n=+0.05。 Yir [!{  
     最大层厚度如下： W8!Qv8rf  
    Lu0x (/  
    4.计算折射率调制 S/I/-Bp~  
    ^<-+@v*  
    从IFTA优化文档中显示优化的传输 3<zp  
    ~| 6[j<ziL  
     将传输相位转变为实部，通过函数Manipulation→Field Quantity Operations→Move→Phase to Real。 C{XmVc.  
    L z1ME(  
    !7&5` q7  
     生成正向函数，通过Manipulation→Amplitude/Real Part Manipulation→Lift Positive函数。 ivz5H(b  
    m<g~H4  
    / Qk4  
     乘以最大调制折射率（0.05），通过Manipulation→Operation with Constant→Multiply Constant函数。 .eP.&  
     Ji 0 tQV  
    Vl!6W@g  
     将数据转换成数据阵列：Manipulation→Create Numerical Data Array（参见下一张）。 qWKAM@  
    y<bDTeoo  
    SG4%}wn%  
    M[112%[+4  
     数据阵列可用于存储折射率调制。 r{%qf;  
     选择在下一个对话框中将实部转化为一个数据阵列图。 M+9gL3W  
     插值应该设置为Nearest Neighbor来得到一个像素化折射率调制。 (DP &B%Sf  
    KFkoS0M5|  
    5.X/Y采样介质     f.`*Qg L  
    qXjxNrK  
    QS]1daMIK<  
     GRIN扩散器层将由双界面元件模拟。 nL.<[]r  
     这个元件可以在平面层和任意折射率调制之间进行模拟。 !o[7wKrXb  
     元件厚度对应于层厚度12.656μm。 we?76t:-  
     折射率调制由采样x/y调制介质模拟。 0tB0@Wj  
    1q1jZqno  
    td3D=Y  
    e2W".+B1  
     基材丙烯酸的离散数据应该从miscellaneous材料目录中加载。 3J438M.ka  
     折射率调制的数据阵列必须设置到介质中。 6;qy#\}2  
     应该选择像素化折射率调制。  "{Eta  
    }:*]aL<7_  
    Y.ToIka{  
     优化的GRIN介质是周期性结构。 'D"C4;X  
     只优化和指定一个单周期。 \K]0JH  
     介质必须切换到周期模式。周期是 [o5Hl^  
    1.20764μm×1.20764μm。     ; XN{x  
    ""Q P%  
    6.通过GRIN介质传播 %lGfAYEM=  
    j;iAD:nf  
    PO 7Lf#9]  
    @\P;W(m.i  
     通过折射率调制层传播的传播模型： *lw_=MXSK  
    - 薄元近似 0aa&m[Mk  
    - 分步光束传播方法。 KC#q@InK  
     对于这个案例，薄元近似足够准确。 D^3vr2  
     在传播面板上选择传播方法，并且编辑传播设置。 (<oy N7NT  
     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）。 5K?IDt7A]  
     nl,uuc*;  
    7.模拟结果 fG(SNNl+D  
    -FQ 'agf@&  
    角强度分布
    （参见Sc563_GRIN_Diffuser_3.lpd）
    aC.~&MxFC  
    8.结论 K8.!_ c  
     *zL}&RUKM  
     VirtualLab Fusion支持设计GRIN衍射光学元件和全息图。 qF-@V25P  
     优化的GRIN元件可以生成任意的二维强度分布。 X;c'[q  
     可以模拟通过x/y平面上任意调制的介质中的光传播。 sC b=5uI  
    '>ssqBnI  
     p\ZNy\N^  
    QQ：2987619807 z(^]J`+\  
     
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