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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） aA*h*  
    EQ"_kJ>81Y  
    1.模拟任务 6t <[-  
     8>|4iT  
     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。 X`Lv}6}xT  
     设计包括两个步骤： MC-Z6l2  
    - 设计相位函数来生成一个角谱Top Hat分布。 Ac*)z#H  
    - 基于相位调制来计算对应的折射率调制。 J#w=Z>oz<  
     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。 u<n['Ur}|  
    R/B/|x  
    &9Z@P[f  
    照明光束参数 ~6u|@pnI  
    rWJRoGk/  
    x`p908S^  
    波长：632.8nm T z:,l$  
    激光光束直径（1/e2）：700um
     hYFi"ck  
    1*#hIuoj'  
    理想输出场参数 @d5t%V\  
    S"+#=C  
    yWN'va1+$  
    直径：1° ~s?y[yy6i  
    分辨率：≤0.03° B'B0e`  
    效率：>70% o{2B^@+Vb  
    杂散光：<20% :[PA.Upi  
     HWL? doM  
    K^/.v<w  
    2.设计相位函数 2c,w 4rK  
    P$O@G$n  
    MD 0d  
    isnpSN"z  
     相位的设计请参考会话编辑器 e v7A;;  
     Sc563_GRIN_Diffuser_1.seditor和优化文档Sc563_GRIN_Diffuser_2.dp。 g p9;I*!  
     设计没有离散相位级的phase-only传输。 E9.1~ )  
     't \sXN+1  
    3.计算GRIN扩散器 0|\JbM  
     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。 ;]BNc"  
     最大折射率调制为△n=+0.05。 5P('SFq'=  
     最大层厚度如下： *= %`f=  
    C-Y7n5  
    4.计算折射率调制 Q\^BOdX^`  
    B(wi+;  
    从IFTA优化文档中显示优化的传输 /HSg)  
    Qc 1mR\.5  
     将传输相位转变为实部，通过函数Manipulation→Field Quantity Operations→Move→Phase to Real。 {Z$]Rj  
    obX2/   
    F9IPA%  
     生成正向函数，通过Manipulation→Amplitude/Real Part Manipulation→Lift Positive函数。 .D=#HEshk  
    ~ayU\4B  
    Ej@N}r>X  
     乘以最大调制折射率（0.05），通过Manipulation→Operation with Constant→Multiply Constant函数。 .?F`H[^)^u  
     p2GN93,u@P  
    3\B~`=*q/  
     将数据转换成数据阵列：Manipulation→Create Numerical Data Array（参见下一张）。 *:chN' <  
    Kna@K$6{w=  
    (elkk#  
    Vx n-  
     数据阵列可用于存储折射率调制。 &3~R-$P  
     选择在下一个对话框中将实部转化为一个数据阵列图。 'Te'wh=Y  
     插值应该设置为Nearest Neighbor来得到一个像素化折射率调制。 2Aq+:ud)P  
    lzz68cT  
    5.X/Y采样介质     i8/"|+Z  
    ~VF?T~Kr_  
    w (,x{Bg\  
     GRIN扩散器层将由双界面元件模拟。 @^Kw\s  
     这个元件可以在平面层和任意折射率调制之间进行模拟。 - :x6X$=  
     元件厚度对应于层厚度12.656μm。 y=1(o3(  
     折射率调制由采样x/y调制介质模拟。 (bogAi3<F  
    f./j%R@  
    y|#Fu  
    yA<\?Ps  
     基材丙烯酸的离散数据应该从miscellaneous材料目录中加载。 g+k yvI7o  
     折射率调制的数据阵列必须设置到介质中。 VB+y9$Y'  
     应该选择像素化折射率调制。 WODgG@w  
    n*qn8Dq  
    G7HvA46  
     优化的GRIN介质是周期性结构。 38RyUHL=  
     只优化和指定一个单周期。 XCO;t_%  
     介质必须切换到周期模式。周期是 gn${@y?  
    1.20764μm×1.20764μm。     74~ %4  
    LkJ-M=y  
    6.通过GRIN介质传播 3{- 8n/4 k  
    eKqo6P:#f  
    ,HW[l.v  
    5lm>~J!/^  
     通过折射率调制层传播的传播模型： *i7|~q/u  
    - 薄元近似 GplEad $  
    - 分步光束传播方法。  u+]8Sq  
     对于这个案例，薄元近似足够准确。 )G|'PXI@,  
     在传播面板上选择传播方法，并且编辑传播设置。 Y{dj~}mM+  
     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）。 cfW;gFf  
     vj<JjGP  
    7.模拟结果 meyO=>  
    Cy\! H&0wg  
    角强度分布
    （参见Sc563_GRIN_Diffuser_3.lpd）
    &;%LTF@I,  
    8.结论 .u9,w  
     EYKV}`  
     VirtualLab Fusion支持设计GRIN衍射光学元件和全息图。 ?xCWg.#l4V  
     优化的GRIN元件可以生成任意的二维强度分布。 R-Z)0S'ZR  
     可以模拟通过x/y平面上任意调制的介质中的光传播。 Bjsg!^X7  
    ]AB4w+6!  
     &B ^LaRg  
    QQ：2987619807 a"X9cU[  
     
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