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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） {\(L%\sV@  
    +gLPhX:`  
    1.模拟任务 3%E74 mOcD  
     K=,F#kn  
     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。 IEzaK  
     设计包括两个步骤： w.0qp)}  
    - 设计相位函数来生成一个角谱Top Hat分布。 '60 L~`K  
    - 基于相位调制来计算对应的折射率调制。 *;fw%PW  
     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。 #cCL.p"]  
    Q_Gi]M9  
    ph-ATJ"  
    照明光束参数 ETXZ?\<a5  
    3l#IPRn9AO  
    ('hE r~&  
    波长：632.8nm V7Mh-]  
    激光光束直径（1/e2）：700um
     ) lZp9O  
    YWxc-fPZ  
    理想输出场参数 <NuUW9+  
    x(eb5YS  
    z d-Tv`L#  
    直径：1° u6bXv(  
    分辨率：≤0.03° !H}vu]R  
    效率：>70% R@`y>XGNJ  
    杂散光：<20% Q !(pE&  
     <0PT"ij  
    >J>b>SU=-  
    2.设计相位函数 0JJS2oY/  
    nVI! @qW  
    ()3O=!  
    \ 5,MyB2/`  
     相位的设计请参考会话编辑器 }sOwp}FV8X  
     Sc563_GRIN_Diffuser_1.seditor和优化文档Sc563_GRIN_Diffuser_2.dp。 sn?]n~z  
     设计没有离散相位级的phase-only传输。 WuZ/C_  
     ''Cay0h  
    3.计算GRIN扩散器 T.qNCJmB  
     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。 ](^(=%  
     最大折射率调制为△n=+0.05。 ti<;7Yb  
     最大层厚度如下： 6KOlY>m]  
    _z1(y}u}  
    4.计算折射率调制 Z%n(O(^L  
    2[ r^M'J  
    从IFTA优化文档中显示优化的传输 91xB9k1zO  
    xQp|;oW;z  
     将传输相位转变为实部，通过函数Manipulation→Field Quantity Operations→Move→Phase to Real。 C|?o*fQ  
    tT79 p.z B  
    rQaxr!  
     生成正向函数，通过Manipulation→Amplitude/Real Part Manipulation→Lift Positive函数。 \l@,B +)  
    0s>/mh;  
    R%c SJ8O#  
     乘以最大调制折射率（0.05），通过Manipulation→Operation with Constant→Multiply Constant函数。 dS5a  
     <!pvqNApg  
    ~O1&@xX  
     将数据转换成数据阵列：Manipulation→Create Numerical Data Array（参见下一张）。 fa<v0vb+  
    PtTHPAKj  
    ty DM'|p  
    <dvy"Dx   
     数据阵列可用于存储折射率调制。 =lVK IW  
     选择在下一个对话框中将实部转化为一个数据阵列图。 6HlePTf8  
     插值应该设置为Nearest Neighbor来得到一个像素化折射率调制。 yOwA8^q  
     *tAg*$  
    5.X/Y采样介质     -Fn  }4M  
    _IdRF5<4  
    ~wVd$%7`  
     GRIN扩散器层将由双界面元件模拟。 PClMQL#  
     这个元件可以在平面层和任意折射率调制之间进行模拟。 q/4 [3h  
     元件厚度对应于层厚度12.656μm。 lbuAE%  
     折射率调制由采样x/y调制介质模拟。 |eWjYGwJa  
    A|@_}h"WG  
    +Lnsr\BA  
    (X?/"lC)  
     基材丙烯酸的离散数据应该从miscellaneous材料目录中加载。 +d%L\^?F  
     折射率调制的数据阵列必须设置到介质中。 T]?n)L,2  
     应该选择像素化折射率调制。 o,P.& m{?  
    R+7oRXsu  
    5j-]EJb  
     优化的GRIN介质是周期性结构。 >B>CB3U  
     只优化和指定一个单周期。 CQpCS_M  
     介质必须切换到周期模式。周期是 -<_Ww\%8M  
    1.20764μm×1.20764μm。     IO/4.m-aN#  
    @e'5E^  
    6.通过GRIN介质传播 E(i[o?  
    0V!l,pg  
    i:l<C  
    JXj8Br?Z@  
     通过折射率调制层传播的传播模型： ymNnkFv  
    - 薄元近似 1=]kWp`i  
    - 分步光束传播方法。 dqX;#H}h  
     对于这个案例，薄元近似足够准确。 sIv)'  
     在传播面板上选择传播方法，并且编辑传播设置。 VnT>K9&3  
     场采样必须设置为手动模式并且采样距离为4.5μm（半像素尺寸）。 X7g3  
     Rtjqx6-B;  
    7.模拟结果 ZKdeB3D  
    ?}B:  
    角强度分布
    （参见Sc563_GRIN_Diffuser_3.lpd）
    10#f`OPC  
    8.结论  ]@M5&  
     Q*XE h  
     VirtualLab Fusion支持设计GRIN衍射光学元件和全息图。 8+Bu+|c%f  
     优化的GRIN元件可以生成任意的二维强度分布。 bTSL<"(]N  
     可以模拟通过x/y平面上任意调制的介质中的光传播。 e hA;i.n  
    g5q$A9.Jl  
     $:of=WTY(  
    QQ：2987619807 )aX2jSp  
     
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