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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） N 6\Ey{  
    rce._w }  
    1.模拟任务 P3Vh|<'7  
     CBpwtI>p  
     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。 {^:NII]  
     设计包括两个步骤： "Y4glomR[  
    - 设计相位函数来生成一个角谱Top Hat分布。 c6h+8QS  
    - 基于相位调制来计算对应的折射率调制。 :qAX9T'{t  
     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。 c^puz2  
    J6>tGKa+e  
    ~Je40vO[  
    照明光束参数 :V@)A/}uk  
    /EegP@[  
    W!Hn`T   
    波长：632.8nm !#*#jixo  
    激光光束直径（1/e2）：700um
     \j BA4?(S  
    a'n17d&  
    理想输出场参数 j+q)  
    G-R83Orl  
    ]w$cqUhM  
    直径：1° 4sBvW  
    分辨率：≤0.03° WiQVZ {  
    效率：>70% UWK|_RT6SA  
    杂散光：<20% 2+C:Em0yI  
     fOdqr  
    dxH\H?NO  
    2.设计相位函数 .5s^a.e'O  
    /(u? k%Q  
    C~"UOFX  
    V\e1NS  
     相位的设计请参考会话编辑器 ,S<) )  
     Sc563_GRIN_Diffuser_1.seditor和优化文档Sc563_GRIN_Diffuser_2.dp。 cu'(Hj  
     设计没有离散相位级的phase-only传输。 iWFtb)3B  
     /`nkz  
    3.计算GRIN扩散器 -Lb7=98  
     GRIN扩散器应该包含一个1mm厚度石英玻璃作为基板，和一个折射率调制的丙烯酸薄层。 j(K)CHH  
     最大折射率调制为△n=+0.05。 Iu5 9W >  
     最大层厚度如下： Yo=$@~vN]  
    ZJF+./vN  
    4.计算折射率调制 jENC1T(  
    ;cPPx`0$9  
    从IFTA优化文档中显示优化的传输 UugR  
    Ht/#d6cQ  
     将传输相位转变为实部，通过函数Manipulation→Field Quantity Operations→Move→Phase to Real。 ~{-Ka>A  
    PlK3;  
    ?,+&NX3m  
     生成正向函数，通过Manipulation→Amplitude/Real Part Manipulation→Lift Positive函数。 =PNkzFUo  
    J|^z>gP(  
    U /~uu  
     乘以最大调制折射率（0.05），通过Manipulation→Operation with Constant→Multiply Constant函数。 B.;@i;7L  
     0 z]H=  
    a^E>LJL  
     将数据转换成数据阵列：Manipulation→Create Numerical Data Array（参见下一张）。 ocMTTVo  
    bmi",UZ:F  
    .XRe:\8mc  
    ^8]7  
     数据阵列可用于存储折射率调制。 .X"&k O>G  
     选择在下一个对话框中将实部转化为一个数据阵列图。 J4U_utp  
     插值应该设置为Nearest Neighbor来得到一个像素化折射率调制。 \.p; 4V&  
    i_*.  
    5.X/Y采样介质     #Ufb  
    NXDkGO/*  
    !<VP[%2L~  
     GRIN扩散器层将由双界面元件模拟。 J7%rPJ  
     这个元件可以在平面层和任意折射率调制之间进行模拟。 SDNRcSbOD6  
     元件厚度对应于层厚度12.656μm。  98^7pa  
     折射率调制由采样x/y调制介质模拟。 .a(G=fk  
    #w\x-i|  
    MLM/!N 7  
    :A:7^jrhi  
     基材丙烯酸的离散数据应该从miscellaneous材料目录中加载。 &)JoB  
     折射率调制的数据阵列必须设置到介质中。 =h +SZXe<r  
     应该选择像素化折射率调制。 m|x_++3  
    6#K.n&=*  
    P>)J:.tr0  
     优化的GRIN介质是周期性结构。 S~ S>62  
     只优化和指定一个单周期。 xfC$u`e=  
     介质必须切换到周期模式。周期是 T5e#Ll/  
    1.20764μm×1.20764μm。     2G!z/OAj  
    2EN}"Du]mj  
    6.通过GRIN介质传播 ,/TmTX--d  
    &y|PseH"  
    d)D!np=  
    *8;<w~  
     通过折射率调制层传播的传播模型： M5dEZ  
    - 薄元近似 F9r/ M"5  
    - 分步光束传播方法。 %6^nb'l'C  
     对于这个案例，薄元近似足够准确。 lcy+2)+  
     在传播面板上选择传播方法，并且编辑传播设置。 *P]]7DR  
     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）。 J(maJuY  
     w`+-xT%  
    7.模拟结果 ) R5j?6}xF  
    ]q[(z  
    角强度分布
    （参见Sc563_GRIN_Diffuser_3.lpd）
    w9RBT(u  
    8.结论 aaN/HE_  
     E4Ez)IaKyi  
     VirtualLab Fusion支持设计GRIN衍射光学元件和全息图。 J|be'V#]1  
     优化的GRIN元件可以生成任意的二维强度分布。 ?$tD  
     可以模拟通过x/y平面上任意调制的介质中的光传播。 ,L~aa?Nb-  
    re#]zc<  
     5 $$Cav  
    QQ：2987619807 =5fY3%^b{  
     
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