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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） fin15k  
    8%4`Yj=  
    1.模拟任务 aI<~+]  
     s*IfXv  
     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。 cNVdGY%&  
     设计包括两个步骤： *t_&im%E  
    - 设计相位函数来生成一个角谱Top Hat分布。 H07j&  
    - 基于相位调制来计算对应的折射率调制。 %Z7!9+<  
     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。 ~g{,W  
    u!i5Q  
    &0g,Xkr  
    照明光束参数 r>Ln*R,9D  
    )>fi={!=c  
    Y8PT`7gd`  
    波长：632.8nm Y[!a82MTzn  
    激光光束直径（1/e2）：700um
     >=V+X"\Z  
    -  -G1H  
    理想输出场参数 p{rS -`I  
    p[b\x_0%c  
    Q-F9oZ*0  
    直径：1° ,:`6x[ +  
    分辨率：≤0.03° 1 XG-O  
    效率：>70% {9Y'v  
    杂散光：<20% U]|q4!WE  
     'm|m +K83  
    :~(im_r  
    2.设计相位函数 +2SX4Kxu  
    =lwS\mNs  
    .N=hA  
    f[I c hCwX  
     相位的设计请参考会话编辑器 +]-KzDsr"V  
     Sc563_GRIN_Diffuser_1.seditor和优化文档Sc563_GRIN_Diffuser_2.dp。 M2}<gRL*}J  
     设计没有离散相位级的phase-only传输。 RY{tX`  
     qN@a<row&~  
    3.计算GRIN扩散器 rg,63r  
     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。 qedGBl&  
     最大折射率调制为△n=+0.05。 [R4x[36Zp  
     最大层厚度如下： H#inr^Xa  
    yjd'{B9{  
    4.计算折射率调制 Q$1K{14I  
    \#aVu^`eX  
    从IFTA优化文档中显示优化的传输 tWn m{mF  
    W[Bu&?h$  
     将传输相位转变为实部，通过函数Manipulation→Field Quantity Operations→Move→Phase to Real。 oui!fTy  
    u7?juI#Cl  
    G+uiZ (p>  
     生成正向函数，通过Manipulation→Amplitude/Real Part Manipulation→Lift Positive函数。 86#mmm)  
    ZRB 0OH  
    P0xLx  
     乘以最大调制折射率（0.05），通过Manipulation→Operation with Constant→Multiply Constant函数。 %v[ Kk-d  
     \w^QHX1+  
    iwQ-(GjM[A  
     将数据转换成数据阵列：Manipulation→Create Numerical Data Array（参见下一张）。 AiZFvn[n8  
    Nb~dw;t  
    Z~c'h  
    N}fUBX4k  
     数据阵列可用于存储折射率调制。 ,SF.@^o@a  
     选择在下一个对话框中将实部转化为一个数据阵列图。 v9U(sEDq  
     插值应该设置为Nearest Neighbor来得到一个像素化折射率调制。 m>ycN  
    SFk#bh  
    5.X/Y采样介质     yvCR =C  
    hFMst%:y$  
    7[g;|(G0  
     GRIN扩散器层将由双界面元件模拟。 SDHc[66'  
     这个元件可以在平面层和任意折射率调制之间进行模拟。 9T2A)a]0  
     元件厚度对应于层厚度12.656μm。 xn@0pL3B~  
     折射率调制由采样x/y调制介质模拟。 z,FTsR$x  
    61W/BU7O  
    KC:4  
    l&*)r;9  
     基材丙烯酸的离散数据应该从miscellaneous材料目录中加载。 TE%#$q  
     折射率调制的数据阵列必须设置到介质中。 RX5.bVp eE  
     应该选择像素化折射率调制。 i1I>RK  
    H'{?aaK|t  
    k0_$M{@Y  
     优化的GRIN介质是周期性结构。 XcMJD(!  
     只优化和指定一个单周期。 9xn23*Fo  
     介质必须切换到周期模式。周期是 BD7@Mj*|  
    1.20764μm×1.20764μm。     _]xt65TL  
    4iNbK~5j  
    6.通过GRIN介质传播 &4Con%YU[  
    3;MjO*-  
    rA1r#ksQ  
    $[iT~B$  
     通过折射率调制层传播的传播模型： ny(GTKoUz  
    - 薄元近似 g'ZMV6b?K  
    - 分步光束传播方法。 @f{_=~+  
     对于这个案例，薄元近似足够准确。 ;Q=GJ5`B  
     在传播面板上选择传播方法，并且编辑传播设置。 b/B`&CIA0"  
     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）。 [OZ=iz.  
     u'i%~(:$\)  
    7.模拟结果 i*CQor6|z  
    6lmiMU&V  
    角强度分布
    （参见Sc563_GRIN_Diffuser_3.lpd）
    wB>S\~i  
    8.结论 wD ],{y  
     f{Fe+iPc  
     VirtualLab Fusion支持设计GRIN衍射光学元件和全息图。 #[a"%byTR  
     优化的GRIN元件可以生成任意的二维强度分布。 o}MzqKfu  
     可以模拟通过x/y平面上任意调制的介质中的光传播。 cZr G:\A  
    7q!yCU  
     a3UPbl3^  
    QQ：2987619807 %gu$_S  
     
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