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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） Z4 z|B&  
    5hqXMs  
    1.模拟任务 bSM|"  
     Eoz/]b  
     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。 j %MY6"  
     设计包括两个步骤： oCwep^P(v  
    - 设计相位函数来生成一个角谱Top Hat分布。 $_%  
    - 基于相位调制来计算对应的折射率调制。 gy1kb,MO  
     设计相位函数是基于案例DO.002。在开始设计一个梯度折射率扩散器之前，我们迫切地推荐您先阅读这个案例。 0"-H34M <D  
    &2@"zD  
    ~+6#4<M.~  
    照明光束参数 ldG8hK  
    *{JD= ua  
    b`wT*&  
    波长：632.8nm FpttH?^  
    激光光束直径（1/e2）：700um
     n n[idw  
    ?,v@H$)3_  
    理想输出场参数 m:EYOe,w  
    r?`nc6$0|  
    a"+VP>4  
    直径：1° q q^[(n  
    分辨率：≤0.03° M#o=.,  
    效率：>70% qvsfU*wo?  
    杂散光：<20% D9(4%^HxV1  
     u`L*  
    L7II>^"B  
    2.设计相位函数 I%?M9y.u6  
    d6W&u~  
    4pDZ +}p  
    U:/_T>f%  
     相位的设计请参考会话编辑器 ~9f Ts4U  
     Sc563_GRIN_Diffuser_1.seditor和优化文档Sc563_GRIN_Diffuser_2.dp。 v&^N+>p  
     设计没有离散相位级的phase-only传输。 |bRi bB  
     { F0"U=  
    3.计算GRIN扩散器 hO3C _}  
     GRIN扩散器应该包含一个1mm厚度石英玻璃作为基板，和一个折射率调制的丙烯酸薄层。 xoSBMf  
     最大折射率调制为△n=+0.05。 BZQJ@lk5  
     最大层厚度如下： B]D51R\}VE  
    a(U/70j  
    4.计算折射率调制 /Wjf"dG}  
    @S012} xH  
    从IFTA优化文档中显示优化的传输 5o|u!#6  
    ~"~uXNd  
     将传输相位转变为实部，通过函数Manipulation→Field Quantity Operations→Move→Phase to Real。 bF@iO316H  
    {-IRX)m*  
    qyzeAK\Ia  
     生成正向函数，通过Manipulation→Amplitude/Real Part Manipulation→Lift Positive函数。 :)e/(I]  
    7_7^&.Hh  
    <>1*1%m  
     乘以最大调制折射率（0.05），通过Manipulation→Operation with Constant→Multiply Constant函数。 !hPe*pPVV)  
     qmpU{f s  
    a'@?c_y;$  
     将数据转换成数据阵列：Manipulation→Create Numerical Data Array（参见下一张）。 7"_g X  
    6 dCqS  
    DB1Y`l  
    64!V8&Ay  
     数据阵列可用于存储折射率调制。 Ks7kaX  
     选择在下一个对话框中将实部转化为一个数据阵列图。  s@3<]  
     插值应该设置为Nearest Neighbor来得到一个像素化折射率调制。 {' |yb  
    l\-(li H  
    5.X/Y采样介质     fI(H :N  
    X/wqfP  
    w*N9p8hb]  
     GRIN扩散器层将由双界面元件模拟。 ~R W6;  
     这个元件可以在平面层和任意折射率调制之间进行模拟。 M8lR#2n|  
     元件厚度对应于层厚度12.656μm。 yIThzy S  
     折射率调制由采样x/y调制介质模拟。 `!T6#6h  
    +hvVoBCM*  
    }%-`CJ,  
    /9yA.W;  
     基材丙烯酸的离散数据应该从miscellaneous材料目录中加载。 E~!FEl;  
     折射率调制的数据阵列必须设置到介质中。 8>jd2'v{  
     应该选择像素化折射率调制。 seH#v  
    w4+bzdZ  
    6{I5 23g  
     优化的GRIN介质是周期性结构。 0ID 8L [  
     只优化和指定一个单周期。 pKSVT  
     介质必须切换到周期模式。周期是 Vi>kK|\b  
    1.20764μm×1.20764μm。     7,"1%^tU  
    cYTX)]^u  
    6.通过GRIN介质传播 : XZ  
     HPj7i;?O  
    0)lG~_q  
    L7*~8Y  
     通过折射率调制层传播的传播模型： oM-@B'TK  
    - 薄元近似 \h"QgHzp  
    - 分步光束传播方法。 yz2NB?)  
     对于这个案例，薄元近似足够准确。 dDk<J;~jGJ  
     在传播面板上选择传播方法，并且编辑传播设置。 !'C^qrh  
     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）。 $NWI_F4  
     NC2PW+(  
    7.模拟结果 |v{ a5|<E  
    C`x>)wm:  
    角强度分布
    （参见Sc563_GRIN_Diffuser_3.lpd）
    #H1yjJQ /x  
    8.结论 T[eTT]Z{Ia  
      Wcn^IQ  
     VirtualLab Fusion支持设计GRIN衍射光学元件和全息图。 SR S~s  
     优化的GRIN元件可以生成任意的二维强度分布。 Z;i^h,j?$1  
     可以模拟通过x/y平面上任意调制的介质中的光传播。 ;xa]ke3]  
    ^f1}:g  
     r jL%M';  
    QQ：2987619807 T, gMc  
     
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