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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） i 2} =/  
    Ta\8 >\6  
    1.模拟任务 {S"  
     '"fU2M<.  
     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。 ? ]:EmP  
     设计包括两个步骤： 2:HP5   
    - 设计相位函数来生成一个角谱Top Hat分布。 $s(4?^GP  
    - 基于相位调制来计算对应的折射率调制。 y7IbE   
     设计相位函数是基于案例DO.002。在开始设计一个梯度折射率扩散器之前，我们迫切地推荐您先阅读这个案例。 !_z<W~t"  
    ])ALAAIc-  
    -k[tFBl w  
    照明光束参数 Or#+E2%1E  
    i_'R"ob{S  
    k5%0wHpk=  
    波长：632.8nm 'UXj\vJ3E  
    激光光束直径（1/e2）：700um
     Q~Sv2  
    Jn@Mbl  
    理想输出场参数 N" Jtg@w  
    V=zM5MH2  
    L[D/#0qp  
    直径：1° 6v2RS  
    分辨率：≤0.03° 2*FWIHyf  
    效率：>70% ?(NT!es  
    杂散光：<20% QOh w  
     +?5Uy*$  
    gC_s\WU  
    2.设计相位函数 >upXt?  
    77&^$JpM  
    qnk,E-  
    xlPcg7  
     相位的设计请参考会话编辑器 vrm{Ql&  
     Sc563_GRIN_Diffuser_1.seditor和优化文档Sc563_GRIN_Diffuser_2.dp。 =y-!k)t  
     设计没有离散相位级的phase-only传输。 lgjoF_D  
     k.=S+#"}  
    3.计算GRIN扩散器 Ubw!/|mi  
     GRIN扩散器应该包含一个1mm厚度石英玻璃作为基板，和一个折射率调制的丙烯酸薄层。 ?<yq 2`\4O  
     最大折射率调制为△n=+0.05。 Puth8$  
     最大层厚度如下： [>M*_1F  
    4z0R\tjT  
    4.计算折射率调制 ;/)Mcx]n  
    ),y!<\oQ  
    从IFTA优化文档中显示优化的传输 bUAR<R'E  
    u5{5ts+:  
     将传输相位转变为实部，通过函数Manipulation→Field Quantity Operations→Move→Phase to Real。  10l1a4  
    X~)V)'R  
    v1"g!%U6  
     生成正向函数，通过Manipulation→Amplitude/Real Part Manipulation→Lift Positive函数。 )(?UA$"  
    32bkouq  
    v-7Rb )EP  
     乘以最大调制折射率（0.05），通过Manipulation→Operation with Constant→Multiply Constant函数。 UU;-q_H6  
     gGI#QPT`X  
    5fj  
     将数据转换成数据阵列：Manipulation→Create Numerical Data Array（参见下一张）。 JJ N(M*;  
    EYJi6#  
    WDoKbTv  
    |?fW!y  
     数据阵列可用于存储折射率调制。 V$Xl^#tN  
     选择在下一个对话框中将实部转化为一个数据阵列图。 &` 00/p  
     插值应该设置为Nearest Neighbor来得到一个像素化折射率调制。 {sna)v$;  
    FUzMc1zy|  
    5.X/Y采样介质     Dc&9emKI  
    M]4=(Vv+5  
    )ZgER[  
     GRIN扩散器层将由双界面元件模拟。 V$-~%7@>;9  
     这个元件可以在平面层和任意折射率调制之间进行模拟。 ].k+Nzf_  
     元件厚度对应于层厚度12.656μm。 J2oWssw"  
     折射率调制由采样x/y调制介质模拟。 *b6I%MZn  
    ~3'OiIw1@  
    >TlW]st  
    n2jvXLJq  
     基材丙烯酸的离散数据应该从miscellaneous材料目录中加载。 f- k|w%R@  
     折射率调制的数据阵列必须设置到介质中。 c+Q.?vJ  
     应该选择像素化折射率调制。 ySixYt  
    =YXe1$ $  
    t> x-1vf%  
     优化的GRIN介质是周期性结构。 ?2?S[\@`0U  
     只优化和指定一个单周期。 ]M+VSU  
     介质必须切换到周期模式。周期是 zldfRo\wl  
    1.20764μm×1.20764μm。     l}Q"Nb)  
    QX/X {h6  
    6.通过GRIN介质传播 V>FT~k_"  
    cD'HQ3+  
    v.l7Q  
    ?u_gXz;A  
     通过折射率调制层传播的传播模型： !^)wPmk  
    - 薄元近似 tp6csS,  
    - 分步光束传播方法。 X6LhM  
     对于这个案例，薄元近似足够准确。 tT@w%Sz57N  
     在传播面板上选择传播方法，并且编辑传播设置。 "wnpiB}  
     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）。 Ge^zX$.'  
     )h>\05|T  
    7.模拟结果 7K>D@O  
    QQg8+{>  
    角强度分布
    （参见Sc563_GRIN_Diffuser_3.lpd）
    BR& Aq  
    8.结论 kCaO\#ta  
     vU_d=T%$  
     VirtualLab Fusion支持设计GRIN衍射光学元件和全息图。 v"P&` 1=T  
     优化的GRIN元件可以生成任意的二维强度分布。 b 0LGH. z4  
     可以模拟通过x/y平面上任意调制的介质中的光传播。 &v5G92  
    ]6$,IKE7  
     "3{#d9Gs  
    QQ：2987619807 @uI?  
     
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