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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-!dXi  
    ~U$ioQy<  
    1.模拟任务 ~b;u1;ne  
     WinwPn+9  
     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。 EaN1xb(DYa  
     设计包括两个步骤： =+ALh-  
    - 设计相位函数来生成一个角谱Top Hat分布。 >&`;@ZOH  
    - 基于相位调制来计算对应的折射率调制。 #Pr w2u  
     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。 9gQ ]!Oq  
    :TkR]bhm  
    2C[xrZa^  
    照明光束参数 /0z#0gNp  
    =";G&)H-  
    kxWcWl8  
    波长：632.8nm S2<evs1d  
    激光光束直径（1/e2）：700um
     `RHhc{  
    88g|(k/  
    理想输出场参数 b`& :`  
    zTS P8Q7  
    ":W$$w<  
    直径：1° CKy/gTN  
    分辨率：≤0.03° \w@V7~vA  
    效率：>70% JxmFUheLt  
    杂散光：<20% (,^jgv|I  
     UiQF4Uc"  
    m TgsvC  
    2.设计相位函数 [5i }C K_=  
    +[Bl@RHe^  
    ~sMEfY,p  
    R4g;-Ci->  
     相位的设计请参考会话编辑器 lcfX(~/m^  
     Sc563_GRIN_Diffuser_1.seditor和优化文档Sc563_GRIN_Diffuser_2.dp。 H7CWAQPfj  
     设计没有离散相位级的phase-only传输。 =g{Hs1W  
     4zhg#  
    3.计算GRIN扩散器  1 .Nfl@]  
     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。 ^u-;VoK  
     最大折射率调制为△n=+0.05。 -=4{X R3  
     最大层厚度如下： ~djHtd>  
    m5 l,Lxj  
    4.计算折射率调制 z$Z{ LR  
    s6(bTO.  
    从IFTA优化文档中显示优化的传输 A; Av0@w  
    )QAS7w#k  
     将传输相位转变为实部，通过函数Manipulation→Field Quantity Operations→Move→Phase to Real。 U0@Qc}y  
    R "qt}4m  
    d^qTY?k.  
     生成正向函数，通过Manipulation→Amplitude/Real Part Manipulation→Lift Positive函数。 Ft<B[bQ  
    Lq]t6o ]  
    kK_9I (7c  
     乘以最大调制折射率（0.05），通过Manipulation→Operation with Constant→Multiply Constant函数。 W0k7(v)  
     ]S7>=S  
    g). IF.  
     将数据转换成数据阵列：Manipulation→Create Numerical Data Array（参见下一张）。 cceh`s=cU  
    Ctx{rf_~  
    H8V@KB  
    w`X0^<Fv  
     数据阵列可用于存储折射率调制。 89P'WFOFK  
     选择在下一个对话框中将实部转化为一个数据阵列图。 CZDWEM}   
     插值应该设置为Nearest Neighbor来得到一个像素化折射率调制。 g=e~YM85  
    L XHDX  
    5.X/Y采样介质     8;$zD]{D1  
    1 Sz v4  
    )7  M  
     GRIN扩散器层将由双界面元件模拟。 COH9E\ZGF  
     这个元件可以在平面层和任意折射率调制之间进行模拟。 p-kug]qX  
     元件厚度对应于层厚度12.656μm。 Mz: "p.  
     折射率调制由采样x/y调制介质模拟。 >~*}9y0$  
    dmPAPCm%y  
    :&J1#% t  
    GQ6~Si2  
     基材丙烯酸的离散数据应该从miscellaneous材料目录中加载。 $Gs|Z$(  
     折射率调制的数据阵列必须设置到介质中。 +wGFJLHJ  
     应该选择像素化折射率调制。 5 51p* B2  
    NeR1}W  
    @y8) "m"  
     优化的GRIN介质是周期性结构。 ~; vt{pk  
     只优化和指定一个单周期。 kE854Ej  
     介质必须切换到周期模式。周期是 !|~yf3  
    1.20764μm×1.20764μm。     AHet,N  
    ]ASTw(4  
    6.通过GRIN介质传播 #Q/xQ`+|.  
    YQ`88 z  
    ^_t7{z%sA[  
    r#NR3_@9  
     通过折射率调制层传播的传播模型： B3W2?5p  
    - 薄元近似 D-Q54"^3  
    - 分步光束传播方法。 IHwoG(A~<  
     对于这个案例，薄元近似足够准确。 o?5;l`.L}  
     在传播面板上选择传播方法，并且编辑传播设置。 %mRnJgV5k  
     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）。 }BAe   
     9a]JQ  
    7.模拟结果 (97&mhs3  
    $GQ{Ai:VwF  
    角强度分布
    （参见Sc563_GRIN_Diffuser_3.lpd）
    juB/?'$~  
    8.结论 _-z;  
     "c*#ZP  
     VirtualLab Fusion支持设计GRIN衍射光学元件和全息图。 5`)[FCQ  
     优化的GRIN元件可以生成任意的二维强度分布。 T/ P   
     可以模拟通过x/y平面上任意调制的介质中的光传播。 R'$1,ie  
    7T?T0x3>  
     Ygc.0VKMR  
    QQ：2987619807 a0PClbf2.  
     
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