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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） 0b['{{X(  
    /='Q-`?9  
    1.模拟任务 -2(?O`tZ  
     BMqr YW  
     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。 Eg8b|!-')8  
     设计包括两个步骤： | KY-kRN7  
    - 设计相位函数来生成一个角谱Top Hat分布。 z~==7:Os  
    - 基于相位调制来计算对应的折射率调制。 |f/Uzd ~  
     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。 _]-4UA-  
    C"$~w3A k  
    vCNq2l^CW  
    照明光束参数 I~^Xw7  
    [$pb  
    Zw _aeJ  
    波长：632.8nm 00{a }@n  
    激光光束直径（1/e2）：700um
     lHDZfwJ&C1  
    gcB hEw  
    理想输出场参数 `SOQPAnK+;  
    ?@7!D8$9  
    _RbM'_y+E  
    直径：1° SM%/pu;  
    分辨率：≤0.03° {}rnn$HQe  
    效率：>70% lSlZ^.&  
    杂散光：<20% tv`b##  
     .ZV='i()X  
    N {~P}Sw  
    2.设计相位函数 oK 7:e~  
    TLp2a<Iy  
    wy .96   
    Vo+.s#wN`h  
     相位的设计请参考会话编辑器 xm1'  
     Sc563_GRIN_Diffuser_1.seditor和优化文档Sc563_GRIN_Diffuser_2.dp。 4/k`gT4  
     设计没有离散相位级的phase-only传输。 K0>+-p oL  
     !>D[Y  
    3.计算GRIN扩散器 H(tC4'tA  
     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。 Qe\vx1GRLH  
     最大折射率调制为△n=+0.05。 WG@3+R>{  
     最大层厚度如下： s^SU6P/ ]  
    {I0U 4]  
    4.计算折射率调制 09 trFj$L  
    I>JE\## ^n  
    从IFTA优化文档中显示优化的传输 y.}{KQ"a*  
    ,|3_@tUl  
     将传输相位转变为实部，通过函数Manipulation→Field Quantity Operations→Move→Phase to Real。 Rd5-ao4  
    #z _<{' P"  
    7}y@VO6]  
     生成正向函数，通过Manipulation→Amplitude/Real Part Manipulation→Lift Positive函数。 (QL:7  
    CLk,]kA'r  
    B@NBN&Fr  
     乘以最大调制折射率（0.05），通过Manipulation→Operation with Constant→Multiply Constant函数。 cm_5,wB(w  
     ACi,$Uq6R  
    ot[ZFF\  
     将数据转换成数据阵列：Manipulation→Create Numerical Data Array（参见下一张）。 [Eccj`\e g  
    Ez"*',(  
    gzn:]Y^  
    LU+SuVm  
     数据阵列可用于存储折射率调制。 ZS wuEX  
     选择在下一个对话框中将实部转化为一个数据阵列图。 =}kISh  
     插值应该设置为Nearest Neighbor来得到一个像素化折射率调制。 dKCl#~LAI'  
    4x(m.u@  
    5.X/Y采样介质     sve} ent  
    LAo$AiTUR{  
    R`E:`t4G  
     GRIN扩散器层将由双界面元件模拟。 ?bt;i>O\  
     这个元件可以在平面层和任意折射率调制之间进行模拟。 @'):rFr@F  
     元件厚度对应于层厚度12.656μm。 {6GX ?aw'  
     折射率调制由采样x/y调制介质模拟。 (]T[n={Y  
     6?*Do  
    wdfbl_`T  
    FeMgn`q  
     基材丙烯酸的离散数据应该从miscellaneous材料目录中加载。 T#i;=NP"  
     折射率调制的数据阵列必须设置到介质中。 LH)1IGAx2y  
     应该选择像素化折射率调制。 *?d\Zcj85[  
    JbL3/h]  
    s R>>l3H  
     优化的GRIN介质是周期性结构。 [?|yQ x  
     只优化和指定一个单周期。 r7g@(K  
     介质必须切换到周期模式。周期是 :wXiz`VH  
    1.20764μm×1.20764μm。     LKp;sV  
    #n{4f1TZ  
    6.通过GRIN介质传播 > ^zNKgSQ  
    fdX|t "oz  
    $Wj{B@k  
    5,##p"O(  
     通过折射率调制层传播的传播模型： Hzm_o>^KC  
    - 薄元近似 ;Ivv4u  
    - 分步光束传播方法。 2t_g\Q  
     对于这个案例，薄元近似足够准确。 Zv!XNc!"$y  
     在传播面板上选择传播方法，并且编辑传播设置。 l7jen=(Zb;  
     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）。 \A01 1R&  
     M1Ff ,]w  
    7.模拟结果 {*F =&D  
    TP {\V>*Yz  
    角强度分布
    （参见Sc563_GRIN_Diffuser_3.lpd）
    ?!U.o1  
    8.结论 }q]*aADe  
     E56  
     VirtualLab Fusion支持设计GRIN衍射光学元件和全息图。 U m\HX6  
     优化的GRIN元件可以生成任意的二维强度分布。 &U?4e'N)T  
     可以模拟通过x/y平面上任意调制的介质中的光传播。 U)Hc 7% e  
    Vm\zLWNB  
     ZCj1Cz]"l<  
    QQ：2987619807 n nAtXVy  
     
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