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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） 8c)GUx  
    1Z< ^8L<  
    1.模拟任务 cj>UxU][eS  
     QX<n^W  
     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[+)PkR  
     设计包括两个步骤： Qy"Jt]O  
    - 设计相位函数来生成一个角谱Top Hat分布。 y2_rm   
    - 基于相位调制来计算对应的折射率调制。 w{*kbGB8s7  
     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。 FE!jN-#  
    MrHJ)x"hy  
    Ra|P5  
    照明光束参数 'cpm 4mT  
    Q`9c/vPU  
    6T$=(I <4  
    波长：632.8nm =m2_:&@0x  
    激光光束直径（1/e2）：700um
     (`dz3 7@*  
    e^O:I  
    理想输出场参数 3O2G+G2  
    tVAo o-%  
    q!:dZES  
    直径：1° PG63{  
    分辨率：≤0.03° %Z_O\zRqy)  
    效率：>70% [WR"#y  
    杂散光：<20% @\?ub F  
     B8Fb$  
    ,6{z  
    2.设计相位函数 :1*E5pX0n  
    #4bT8kq  
    ev;&n@k_I  
    F9j@KC(yg  
     相位的设计请参考会话编辑器 xA Ez1  
     Sc563_GRIN_Diffuser_1.seditor和优化文档Sc563_GRIN_Diffuser_2.dp。 ~x,_A>a  
     设计没有离散相位级的phase-only传输。 bs"J]">(N  
     ^5E9p@d"J  
    3.计算GRIN扩散器 kku<0<(N  
     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。 v ^h:E  
     最大折射率调制为△n=+0.05。 g9" wX?*  
     最大层厚度如下： [ *Dj:A)V^  
    \lQ3j8 U  
    4.计算折射率调制 !ddyJJ^a  
    3UUdJh<~  
    从IFTA优化文档中显示优化的传输 k 3m_L-  
    rgVRF44X{  
     将传输相位转变为实部，通过函数Manipulation→Field Quantity Operations→Move→Phase to Real。 3Tu]-.  
    `CVkjLiy  
    e El)wZ,A  
     生成正向函数，通过Manipulation→Amplitude/Real Part Manipulation→Lift Positive函数。 MMFg{8  
    1GK.:s6.f  
    .m]}Ba}J$  
     乘以最大调制折射率（0.05），通过Manipulation→Operation with Constant→Multiply Constant函数。 ~wDXjn"U&  
     **h4M2'C  
    Qa_V  
     将数据转换成数据阵列：Manipulation→Create Numerical Data Array（参见下一张）。 _!o8s%9be  
    OlCqv-B2&  
    t/;0/ql\  
    T9V=#+8#"  
     数据阵列可用于存储折射率调制。 m*]`/:/X[  
     选择在下一个对话框中将实部转化为一个数据阵列图。 ^ 4<D%\  
     插值应该设置为Nearest Neighbor来得到一个像素化折射率调制。 T>asH  
    9iG&9tB@  
    5.X/Y采样介质     s0' haU  
    [bHm-X]  
    *eoH"UFYQ#  
     GRIN扩散器层将由双界面元件模拟。 eY :"\c3  
     这个元件可以在平面层和任意折射率调制之间进行模拟。  .+1I>L  
     元件厚度对应于层厚度12.656μm。 ~QbHp|g  
     折射率调制由采样x/y调制介质模拟。 [<53_2]~  
    {ze69 h  
    K2Abu?  
    `w 6Qsah  
     基材丙烯酸的离散数据应该从miscellaneous材料目录中加载。 jM$bWtq2  
     折射率调制的数据阵列必须设置到介质中。 fc3nQp7  
     应该选择像素化折射率调制。 ^ nPy(Q0  
    AT1cN1:4?  
    {KHI(*r;  
     优化的GRIN介质是周期性结构。 i-wRwl4aEF  
     只优化和指定一个单周期。 veq3t$sj  
     介质必须切换到周期模式。周期是 7=Muq]j2  
    1.20764μm×1.20764μm。     -E|"?  
    }eVDe(7_  
    6.通过GRIN介质传播 Acw`ytV  
    q?7''xk7  
    X6 BIZ  
    -]0:FKW  
     通过折射率调制层传播的传播模型： ,<L4tp+y0  
    - 薄元近似 ~k&b  
    - 分步光束传播方法。 ?IAu,s*u  
     对于这个案例，薄元近似足够准确。 `e,}7zGR  
     在传播面板上选择传播方法，并且编辑传播设置。 Z(6.e8fK  
     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）。 1TQ?Fxj  
     o)5zvnu7  
    7.模拟结果 anW['!T9{s  
    J-<P~9m~I  
    角强度分布
    （参见Sc563_GRIN_Diffuser_3.lpd）
    4N,[Gs<7  
    8.结论 |/K| Vwa  
     o>M^&)Xs  
     VirtualLab Fusion支持设计GRIN衍射光学元件和全息图。 +1T>Ob;hk  
     优化的GRIN元件可以生成任意的二维强度分布。 w0g@ <( 3  
     可以模拟通过x/y平面上任意调制的介质中的光传播。 8j>V?'Szk  
    6c]4(%8  
     =Oy&f:s  
    QQ：2987619807 Q$U.vF7BnP  
     
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