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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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    在线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） ;c/|LXc\  
    S^8C\ E  
    1.模拟任务 '!hA!eo>J  
     x>]14 bLz  
     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。 gTM*td(~^  
     设计包括两个步骤： }O + a  
    - 设计相位函数来生成一个角谱Top Hat分布。 }OsAO  
    - 基于相位调制来计算对应的折射率调制。 5V $H?MW>  
     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。 %#jW  
    !=3Ce3-  
    Nc da~h Q  
    照明光束参数 bo-AM]  
    /g`!Zn8a  
    WR.>?IG2E  
    波长：632.8nm cb3Q{.-.#  
    激光光束直径（1/e2）：700um
     uGc0Lv4i/  
    ez-jVi-Fi  
    理想输出场参数 j&N {j_ M  
    d:vuRK4+  
    c:[8ng 2v  
    直径：1° #FhgKwx  
    分辨率：≤0.03° "- ?uB Mz  
    效率：>70% p9y@5z  
    杂散光：<20% 'PqKb%B|  
     j[RY  
    &}rmDx  
    2.设计相位函数 1a]P+-@u[  
    %MM)5MsB  
    v,L@nlD]  
    *UZd !a)  
     相位的设计请参考会话编辑器 Be~ '@  
     Sc563_GRIN_Diffuser_1.seditor和优化文档Sc563_GRIN_Diffuser_2.dp。 'lMDlTU O  
     设计没有离散相位级的phase-only传输。 Y6[ O s1  
     AX]cM)w  
    3.计算GRIN扩散器 Qx_]oz]NY  
     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。 b{Bef*`/  
     最大折射率调制为△n=+0.05。 4M )oA|1w  
     最大层厚度如下： pV(qan,  
    20 Z/Y\  
    4.计算折射率调制  u*m|o8  
    0aqq*e'c  
    从IFTA优化文档中显示优化的传输 4J{W8jX  
    =.]{OT  
     将传输相位转变为实部，通过函数Manipulation→Field Quantity Operations→Move→Phase to Real。 IcA]B?+  
    3De(:c)@  
    dAr=X4LE  
     生成正向函数，通过Manipulation→Amplitude/Real Part Manipulation→Lift Positive函数。 ILIv43QKM(  
    v hGX&   
    =X;h _GQ  
     乘以最大调制折射率（0.05），通过Manipulation→Operation with Constant→Multiply Constant函数。 n #S?fsQN  
     %w;wQ_  
    (5l'?7  
     将数据转换成数据阵列：Manipulation→Create Numerical Data Array（参见下一张）。 98Y1-Z^ .  
    717OzrF}A?  
    j 6dlAe  
    +62}//_?  
     数据阵列可用于存储折射率调制。 lxfv'A  
     选择在下一个对话框中将实部转化为一个数据阵列图。 Rjn%<R2nW  
     插值应该设置为Nearest Neighbor来得到一个像素化折射率调制。 F*J bTEOn  
    i.0d>G><@  
    5.X/Y采样介质     RN2z/F Uf  
    %RIlu[J  
    w$0*5n>)  
     GRIN扩散器层将由双界面元件模拟。 >-j( [%  
     这个元件可以在平面层和任意折射率调制之间进行模拟。 AHzm9U @  
     元件厚度对应于层厚度12.656μm。 w :9M6+mM^  
     折射率调制由采样x/y调制介质模拟。 |F +n7  
    .\+c{  
    a/n~#5-  
    >?jmeD3u  
     基材丙烯酸的离散数据应该从miscellaneous材料目录中加载。 iSNbbu#  
     折射率调制的数据阵列必须设置到介质中。 r-_-/O"l  
     应该选择像素化折射率调制。 kvN<o-B  
    w19OOD  
    R(s[JH(&  
     优化的GRIN介质是周期性结构。 {8556>\~  
     只优化和指定一个单周期。 ~m4 LL[  
     介质必须切换到周期模式。周期是  ]l}bk]  
    1.20764μm×1.20764μm。     n T7]PhJ  
    kyf(V)APPu  
    6.通过GRIN介质传播 oQR?H  
    \j4!dOGZ  
    *G[` T%g  
    xLP8*lvy  
     通过折射率调制层传播的传播模型：  USJ4Z  
    - 薄元近似 X([@}ren  
    - 分步光束传播方法。 tm.&k6%  
     对于这个案例，薄元近似足够准确。 v}=pxWhm  
     在传播面板上选择传播方法，并且编辑传播设置。 Ym#io]  
     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）。 ~FVbL-2  
     P]7s1kgaS  
    7.模拟结果 OI:T#uk5  
    0zk054F'  
    角强度分布
    （参见Sc563_GRIN_Diffuser_3.lpd）
    dKmPKeJM  
    8.结论 0R;`)V\^  
     orFB*{/Z  
     VirtualLab Fusion支持设计GRIN衍射光学元件和全息图。 E O"  
     优化的GRIN元件可以生成任意的二维强度分布。 X{iidTW`xv  
     可以模拟通过x/y平面上任意调制的介质中的光传播。 ]UrlFiR  
    ppu<k N  
     y2PxC. -  
    QQ：2987619807 @"iNjqxh  
     
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