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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） gV2vwe  
     U?*zb  
    1.模拟任务 3iCe5VF  
     H9mNnZ_k  
     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。 {821e&r  
     设计包括两个步骤： c/|{yp$Ga>  
    - 设计相位函数来生成一个角谱Top Hat分布。 srVWN:uuH  
    - 基于相位调制来计算对应的折射率调制。 LwC?t3n  
     设计相位函数是基于案例DO.002。在开始设计一个梯度折射率扩散器之前，我们迫切地推荐您先阅读这个案例。 9>)b6)J D  
    /Y #8.sr  
    k=]e7~!  
    照明光束参数 V<QpC5  
    :_8K8Sa  
    &C9IR,&  
    波长：632.8nm B\J[O5},  
    激光光束直径（1/e2）：700um
     _:r8UVAT.  
    UP-eKK'z  
    理想输出场参数 p&(0e,`z/  
    /Q1 b%C  
    =Z\q``RBy  
    直径：1° &}"kF\  
    分辨率：≤0.03° y%TqH\RKv  
    效率：>70% C4mkt2Eb0a  
    杂散光：<20% C-YYG   
     C'JI%HnQ  
    Tn7Mt7h  
    2.设计相位函数 suN6(p(.  
    '12m4quO  
    q8{Bx03m6  
    xV> .]  
     相位的设计请参考会话编辑器 #{6VdWZ  
     Sc563_GRIN_Diffuser_1.seditor和优化文档Sc563_GRIN_Diffuser_2.dp。 +^AdD8U  
     设计没有离散相位级的phase-only传输。 K *@?BE  
     A;co1,]gR  
    3.计算GRIN扩散器 q[U pP`Z%  
     GRIN扩散器应该包含一个1mm厚度石英玻璃作为基板，和一个折射率调制的丙烯酸薄层。 )I%M]K]F  
     最大折射率调制为△n=+0.05。 sp\6-*F  
     最大层厚度如下： T"g_a|7Tj  
    `oxBIn*BD  
    4.计算折射率调制 v}DNeIh~  
    b `P6Ox3  
    从IFTA优化文档中显示优化的传输 !X}+JeU '  
    awzlLI<2p  
     将传输相位转变为实部，通过函数Manipulation→Field Quantity Operations→Move→Phase to Real。 C6e5*S  
    02]HwsvZ  
    [vu;B4^"  
     生成正向函数，通过Manipulation→Amplitude/Real Part Manipulation→Lift Positive函数。 ^tTM 7  
    ) gl{ x  
    eEqcAUn  
     乘以最大调制折射率（0.05），通过Manipulation→Operation with Constant→Multiply Constant函数。 JAxzXAsAR  
     c44s @ E  
    Jq^[^  
     将数据转换成数据阵列：Manipulation→Create Numerical Data Array（参见下一张）。 iZ]^JPU}  
    t ]BG)]  
    ndQw>  
    3ML^ dZ'  
     数据阵列可用于存储折射率调制。 q>%B @'  
     选择在下一个对话框中将实部转化为一个数据阵列图。 DcxT6[  
     插值应该设置为Nearest Neighbor来得到一个像素化折射率调制。 O]I AIM  
    (\qf>l+*  
    5.X/Y采样介质     myo4`oH  
    1#Vd)vSP  
    ZKI8x1>Iq  
     GRIN扩散器层将由双界面元件模拟。 &DW !$b  
     这个元件可以在平面层和任意折射率调制之间进行模拟。 ?<J~SF Tt  
     元件厚度对应于层厚度12.656μm。 /%g@ ;  
     折射率调制由采样x/y调制介质模拟。 l(1.Ll  
    Ifp8oL?S;  
    2H;#L`Z*  
    _E9[4%f  
     基材丙烯酸的离散数据应该从miscellaneous材料目录中加载。 VK/L}^=GOO  
     折射率调制的数据阵列必须设置到介质中。 ^4IJL",  
     应该选择像素化折射率调制。 hrX/,D -c  
    Wt%Wpb8  
    0s8fF"$  
     优化的GRIN介质是周期性结构。 N(i.E5&9  
     只优化和指定一个单周期。 o5]-Kuw`  
     介质必须切换到周期模式。周期是 SEnr"}  
    1.20764μm×1.20764μm。     E|-oUz t  
    +/_XSo  
    6.通过GRIN介质传播 kP5I+ B  
    [m! P(o  
    9<&*iIrM  
    .8'c c8  
     通过折射率调制层传播的传播模型： otaRA  
    - 薄元近似 MHp:".1  
    - 分步光束传播方法。 e6*,MnqBh  
     对于这个案例，薄元近似足够准确。 (<.\v@7HC  
     在传播面板上选择传播方法，并且编辑传播设置。 `)$G}7cRUH  
     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）。 D<70rBf2  
     C\{ KB@C\*  
    7.模拟结果 H{*rV>%  
    me@`;Q3  
    角强度分布
    （参见Sc563_GRIN_Diffuser_3.lpd）
     "O# V/(  
    8.结论 +b_[JP2  
     jBEW("4R  
     VirtualLab Fusion支持设计GRIN衍射光学元件和全息图。 8@doKOA~T  
     优化的GRIN元件可以生成任意的二维强度分布。 S5gBVGh  
     可以模拟通过x/y平面上任意调制的介质中的光传播。 g'!"klS93  
    ga,kKPL  
     ,dd1/zm  
    QQ：2987619807 fJNK@F  
     
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