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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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    只看楼主 倒序阅读 楼主  发表于: 2020-11-05
    教程565(1.0) sVaWg?=qs'  
    -:cS}I  
    1.模拟任务 ~$!eB/6ty  
    _N9yC\  
     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。 :a#]"z0  
     设计包括两个步骤: fZxZ):7i  
    - 设计相位函数来生成一个角谱Top Hat分布。 !z58,hv  
    - 基于相位调制来计算对应的折射率调制。 7:{4'Wr@6|  
     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。 }+i ZY\t  
    aSXoYG0\  
    Mwp#.du(  
    照明光束参数 l yO_rZT  
    $vlgiJ&f  
    v#YO3nD  
    波长:632.8nm Qf7]t-Kp  
    激光光束直径(1/e2):700um
    f(?>z!n0  
    dSk\J[D  
    理想输出场参数 .'5yFBS  
    o9q%=/@,  
    Wq F(  
    直径:1° ;&;coH8`  
    分辨率:≤0.03° J>] ' {!+  
    效率:>70% 8y~ Jn~t  
    杂散光:<20% {B?%r[nW  
    4#;rv$ {  
    /PQg>Pa85  
    2.设计相位函数 ,^:Zf|V  
    V4/P  
    G/2@ Mn-  
    P}DrUND  
     相位的设计请参考会话编辑器 Uu>YE0/)  
     Sc563_GRIN_Diffuser_1.seditor和优化文档Sc563_GRIN_Diffuser_2.dp。 !ny; YV  
     设计没有离散相位级的phase-only传输。 $-M1<?5  
    XuoI19V[  
    3.计算GRIN扩散器 kh^AH6{2  
     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。 pWbzBgM?nU  
     最大折射率调制为△n=+0.05。 UFouIS#L  
     最大层厚度如下: }@SZ!-t%rD  
    @bfaAh~   
    4.计算折射率调制 \ $X3n\  
    [3t N-aj[  
    从IFTA优化文档中显示优化的传输 ^dYFFKQ  
    F@"X d9q?  
     将传输相位转变为实部,通过函数Manipulation→Field Quantity Operations→Move→Phase to Real。 H,:Cg:E/^  
    s-k~_C>Fw  
    y !47!Dn  
     生成正向函数,通过Manipulation→Amplitude/Real Part Manipulation→Lift Positive函数。 R 4E0avt  
    j05ahquI  
    vb{&T<  
     乘以最大调制折射率(0.05),通过Manipulation→Operation with Constant→Multiply Constant函数。 $J=9$.4"  
    HR.S.(t[_  
    XMa(XOnX  
     将数据转换成数据阵列:Manipulation→Create Numerical Data Array(参见下一张)。 oel3H5Nz  
    < LzN/I aJ  
    jR }h3!  
    (.<Gde#  
     数据阵列可用于存储折射率调制。 rTDx|pvYx  
     选择在下一个对话框中将实部转化为一个数据阵列图。 vyN =X]p  
     插值应该设置为Nearest Neighbor来得到一个像素化折射率调制。 !i.`m-J*  
    9n |H%AC  
    5.X/Y采样介质
    W-7yi`5  
    u9N?B* &{  
    YAC=V?U-#  
     GRIN扩散器层将由双界面元件模拟 Fr/8q:m &  
     这个元件可以在平面层和任意折射率调制之间进行模拟。 :9_K@f?n  
     元件厚度对应于层厚度12.656μm。 HEht^ /pJ  
     折射率调制由采样x/y调制介质模拟。 %DgU  
     J@(*(oQb  
    Gv?3}8Wp  
    ,Y &Q,  
     基材丙烯酸的离散数据应该从miscellaneous材料目录中加载。 3L=vsvO4  
     折射率调制的数据阵列必须设置到介质中。 3/}=x<ui  
     应该选择像素化折射率调制。 `r+e! o  
    9i,QCA  
    ]1abz:  
     优化的GRIN介质是周期性结构。 r,[vXxMy(;  
     只优化和指定一个单周期。 Ocx=)WKdW  
     介质必须切换到周期模式。周期是 \hv*`ukF  
    1.20764μm×1.20764μm。
    ; =F^G?p^  
    yY`<t  
    6.通过GRIN介质传播 SZ1+h TY7d  
    DWm$:M4 z  
    I&Yu=v/_  
    z=n"cE[KtB  
     通过折射率调制层传播的传播模型: wH{lp/  
    - 薄元近似 O'$0K0k3  
    - 分步光束传播方法。 r\ ` R$  
     对于这个案例,薄元近似足够准确。 #E{OOcM  
     在传播面板上选择传播方法,并且编辑传播设置。 Eq~&d.j  
     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)。 DE."XSni  
    \W??`?Idh  
    7.模拟结果 niqiDT/  
    o LuGW5wzj  
    角强度分布
    (参见Sc563_GRIN_Diffuser_3.lpd)
    .CQ IN]iD  
    8.结论 C Ij3D"  
    k2 k/v[60  
     VirtualLab Fusion支持设计GRIN衍射光学元件和全息图。 f o4j^,`  
     优化的GRIN元件可以生成任意的二维强度分布。 2[qO;js  
     可以模拟通过x/y平面上任意调制的介质中的光传播。 nCGLuZn  
    %CD}A%~  
    uDQ d48>  
    QQ:2987619807 5s;HF |2x  
     
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