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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） Y>SpV_H%  
    G?<uw RV  
    1.模拟任务 FG)(,?q  
     NY"+Qw@$  
     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。 \"1%>O*  
     设计包括两个步骤： +D d !  
    - 设计相位函数来生成一个角谱Top Hat分布。 HJjx!7h  
    - 基于相位调制来计算对应的折射率调制。 c)4L3W-x=  
     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。 IH3Nkpsg  
    PM`iqn)@  
    $nr=4'y Z  
    照明光束参数 {iYrC m[_  
    <7_s'UAL!  
    ~' w]%rh!  
    波长：632.8nm KtD XB>  
    激光光束直径（1/e2）：700um
     L'u*WHj|v  
    k c /"  
    理想输出场参数 @wcrtf~{)&  
    Nj=0bg"Qg5  
    U<I]_]  
    直径：1° RwUosh\W  
    分辨率：≤0.03° lx:.9>  
    效率：>70% _0"s6D$  
    杂散光：<20% sQBKzvFO3  
     /p$+oA+  
    @K\ hgaQ  
    2.设计相位函数 ti!kJ"q  
    y 'Ah*h  
    (/KeGgkhv  
    ~Z' /b|x<3  
     相位的设计请参考会话编辑器 %>Mcme>(W  
     Sc563_GRIN_Diffuser_1.seditor和优化文档Sc563_GRIN_Diffuser_2.dp。 TlD^EJG  
     设计没有离散相位级的phase-only传输。 qyzH*#d=Cf  
     \1<8'at  
    3.计算GRIN扩散器 [xo-ZDIoG  
     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。 ){*9$486  
     最大折射率调制为△n=+0.05。 'Lh nl3  
     最大层厚度如下： *yYeqm  
    Nr?CZFN#  
    4.计算折射率调制 M}]4tAyT  
    c!N#nt_<  
    从IFTA优化文档中显示优化的传输 @]etW>F_  
    eI98J"h%?  
     将传输相位转变为实部，通过函数Manipulation→Field Quantity Operations→Move→Phase to Real。 yM('!iG*/  
    ?-JW2 E"uT  
    `*3;sq%`  
     生成正向函数，通过Manipulation→Amplitude/Real Part Manipulation→Lift Positive函数。 31cZ6[  
    )=AWgA  
    |_OoD9,M  
     乘以最大调制折射率（0.05），通过Manipulation→Operation with Constant→Multiply Constant函数。 m-]F]c=)w<  
     ~d-Q3n?zR  
    b8**M'k  
     将数据转换成数据阵列：Manipulation→Create Numerical Data Array（参见下一张）。 r4Xaa<  
    {t|Q9&  
    g%okYH?  
    b%7zu}F  
     数据阵列可用于存储折射率调制。 )j!%`g  
     选择在下一个对话框中将实部转化为一个数据阵列图。 N ;Cs? C  
     插值应该设置为Nearest Neighbor来得到一个像素化折射率调制。 w5=<}1`St  
    E: Ul_m8  
    5.X/Y采样介质     }=A+W2D  
    W&HxMi  
    =R*IOJ  
     GRIN扩散器层将由双界面元件模拟。 Q5]rc`} 5  
     这个元件可以在平面层和任意折射率调制之间进行模拟。 U/ax`_  
     元件厚度对应于层厚度12.656μm。 mbHMy[R  
     折射率调制由采样x/y调制介质模拟。 Z%JAX>v&B  
    0E9 lv"3o  
    -Gjz+cRns  
    I#;.; %u  
     基材丙烯酸的离散数据应该从miscellaneous材料目录中加载。 5?.!A 'zb  
     折射率调制的数据阵列必须设置到介质中。 J;ycAF~  
     应该选择像素化折射率调制。 -.K'rW  
    ' pIC~  
    .  LeS-  
     优化的GRIN介质是周期性结构。 >M^:x-mib  
     只优化和指定一个单周期。 h-fm)1S_  
     介质必须切换到周期模式。周期是 {vk%&{D0)  
    1.20764μm×1.20764μm。     S<z8  
    eQ,VK`7X  
    6.通过GRIN介质传播 pZ]&M@Ijp  
    =&PO_t5)z  
    SeuDJxqopD  
    5"bg 8hL  
     通过折射率调制层传播的传播模型： Y=,9M  
    - 薄元近似 8( Q  
    - 分步光束传播方法。 9%2h e)Yqc  
     对于这个案例，薄元近似足够准确。 ?;A\>sP  
     在传播面板上选择传播方法，并且编辑传播设置。 lT~WP)  
     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）。 ng9 _c  
     _+Z5qUmQ  
    7.模拟结果 ]2{]TJ @B  
    Mm!;+bM%  
    角强度分布
    （参见Sc563_GRIN_Diffuser_3.lpd）
    h@J3+u<  
    8.结论 I8|"h8\  
     9*XT|B  
     VirtualLab Fusion支持设计GRIN衍射光学元件和全息图。 IFW7MF9V  
     优化的GRIN元件可以生成任意的二维强度分布。 FGeKhA 8jT  
     可以模拟通过x/y平面上任意调制的介质中的光传播。 {REGoe=W%  
    _|{Z850AS  
     [fY7|  
    QQ：2987619807 )~`UDaj_  
     
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