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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}b^fTq  
    ]78!!G[`  
    1.模拟任务 19Ww3P vQ;  
     zrRFn `B  
     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。 JJ ?I>S N!  
     设计包括两个步骤： F2;:vTA>  
    - 设计相位函数来生成一个角谱Top Hat分布。 \\:|Odd  
    - 基于相位调制来计算对应的折射率调制。 &gn-Wb?  
     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。 =gjDCx$|  
    :et#0!  
    8#X_#  
    照明光束参数 Vr=OYI'A  
    J;}3t!  
    j*400  
    波长：632.8nm "(`2eXRn  
    激光光束直径（1/e2）：700um
     hJ*Ihwn|  
    @;iXp>&&  
    理想输出场参数 !_~UvxM+  
    UKtSm%\  
    &Z;_TN9[  
    直径：1° C\}/"  
    分辨率：≤0.03° qMP1k7uG)  
    效率：>70% tY+$$GSQj  
    杂散光：<20% C ^w)|2o}  
     TL0[@rr4  
    lCIDBBjy^  
    2.设计相位函数 3qaMO#{M  
    jlqv2V7=/  
    J !HjeZ  
    %m&@o~+  
     相位的设计请参考会话编辑器 V'G Ju  
     Sc563_GRIN_Diffuser_1.seditor和优化文档Sc563_GRIN_Diffuser_2.dp。 65TfFcQ<S  
     设计没有离散相位级的phase-only传输。 " 6CMA 0R  
     DinPxtT?a  
    3.计算GRIN扩散器 G[,Q95`w?<  
     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。 {"S6\%=  
     最大折射率调制为△n=+0.05。 %lw! e  
     最大层厚度如下： iW%8/$  
    //f  
    4.计算折射率调制 g}x(hF  
    xSMt*]=9  
    从IFTA优化文档中显示优化的传输 k; ZxY"^  
    Y?d9l  
     将传输相位转变为实部，通过函数Manipulation→Field Quantity Operations→Move→Phase to Real。 9'[ N1Un.=  
    x,n,Qlb  
    !bnyJA  
     生成正向函数，通过Manipulation→Amplitude/Real Part Manipulation→Lift Positive函数。 1} %B%*N  
    aEt/NwgiQ  
    @? c2)0  
     乘以最大调制折射率（0.05），通过Manipulation→Operation with Constant→Multiply Constant函数。 RY9V~8|M  
     p-GAe,2q  
    5PT5#[  
     将数据转换成数据阵列：Manipulation→Create Numerical Data Array（参见下一张）。 T>`74B:  
    vBcq_sbo  
    yQNV@T<o  
    IZ/m4~  
     数据阵列可用于存储折射率调制。 nkfZiyx  
     选择在下一个对话框中将实部转化为一个数据阵列图。 m908jI_So  
     插值应该设置为Nearest Neighbor来得到一个像素化折射率调制。 E>|: D  
    Jl3g{a  
    5.X/Y采样介质     S! v(+|  
    ,Wbwg  
    T .FI'wy  
     GRIN扩散器层将由双界面元件模拟。 ar9]"s+'  
     这个元件可以在平面层和任意折射率调制之间进行模拟。 Jg}K.1Hs  
     元件厚度对应于层厚度12.656μm。 ^(HUGl_  
     折射率调制由采样x/y调制介质模拟。 _tTNG2  
    u&mS8i}  
    ~Wo)?q8UY,  
    ngohtB^]  
     基材丙烯酸的离散数据应该从miscellaneous材料目录中加载。 ?L&'- e@  
     折射率调制的数据阵列必须设置到介质中。 },+wJ1  
     应该选择像素化折射率调制。 ="wzq+U  
    {(U %i\F\  
    !$-\;<bZw  
     优化的GRIN介质是周期性结构。 #9-P%%kQ  
     只优化和指定一个单周期。 Od4E x;F  
     介质必须切换到周期模式。周期是 ?T9(Vw  
    1.20764μm×1.20764μm。     N ,8/Y  
    +LM#n#T  
    6.通过GRIN介质传播 TJ q~)Bm  
    7Mb# O_eh  
    NS%WeAf  
    }by;F9&B  
     通过折射率调制层传播的传播模型： 5[0 O'%$  
    - 薄元近似 h3LE>}6D  
    - 分步光束传播方法。 $,+O9Et  
     对于这个案例，薄元近似足够准确。 r\qj!   
     在传播面板上选择传播方法，并且编辑传播设置。 V-<GT ?  
     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）。 h$4Hw+Yxs]  
     Zjbc3 M5  
    7.模拟结果 [<DZ*|+  
    R" ;x vo*  
    角强度分布
    （参见Sc563_GRIN_Diffuser_3.lpd）
    + s- lCz  
    8.结论 Tb3J9q+ya  
     kY*rb_2j  
     VirtualLab Fusion支持设计GRIN衍射光学元件和全息图。 &?mD$Eo  
     优化的GRIN元件可以生成任意的二维强度分布。 28 8XF9B^  
     可以模拟通过x/y平面上任意调制的介质中的光传播。 oD<kMK  
    WI?oSE w  
     sCR67/  
    QQ：2987619807 )+:EJH~  
     
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