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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） ;'Vipj   
    {cyo0-9nv  
    1.模拟任务 #nf%ojh  
     mA] 84zO  
     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。 >gZk 581/  
     设计包括两个步骤： lF}$`6  
    - 设计相位函数来生成一个角谱Top Hat分布。 "J[i=~(  
    - 基于相位调制来计算对应的折射率调制。 3VRZM@i  
     设计相位函数是基于案例DO.002。在开始设计一个梯度折射率扩散器之前，我们迫切地推荐您先阅读这个案例。 ug6f   
    I bv_D$cT  
    ?m9UhLeaS=  
    照明光束参数 C`th^dqBV  
    Rqb{)L X*  
    sRe#{EuJ  
    波长：632.8nm Q1ABnacR  
    激光光束直径（1/e2）：700um
     0q>NE <L  
    .t^UK#@#4  
    理想输出场参数 v1X&p\[d  
    zmL~]! ~&  
    DvRA2(M  
    直径：1° S `m- 5  
    分辨率：≤0.03° y5AXL5  
    效率：>70% [`zbf_RyO  
    杂散光：<20% kO,VayjT  
     Ky '3z"  
    1y)$[e   
    2.设计相位函数 '[=yfh   
    pT ocqJ22  
    msqxPC^I  
    ;oY(I7  
     相位的设计请参考会话编辑器 \Sq"3_m4T  
     Sc563_GRIN_Diffuser_1.seditor和优化文档Sc563_GRIN_Diffuser_2.dp。 74}eF)(me  
     设计没有离散相位级的phase-only传输。 we H@S  
     94'k 7_q  
    3.计算GRIN扩散器 mS)|6=Y  
     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。 =ve*g&  
     最大折射率调制为△n=+0.05。 lEyG9Xvi  
     最大层厚度如下： |B1; l<|`  
    /50g3?X,  
    4.计算折射率调制 ?LV-W  
    <9d-Hz  
    从IFTA优化文档中显示优化的传输 &Xn8oe  
    G1?0Q_RN  
     将传输相位转变为实部，通过函数Manipulation→Field Quantity Operations→Move→Phase to Real。 $xUzFLh=`  
    8=n9hLhqo  
    }o!#_N0T  
     生成正向函数，通过Manipulation→Amplitude/Real Part Manipulation→Lift Positive函数。 dxkRk#mf:  
    j2 o1"  
    p29yaM  
     乘以最大调制折射率（0.05），通过Manipulation→Operation with Constant→Multiply Constant函数。 \&\_>X.,  
     :Er^"9'A2  
    d Y:|Ef|v(  
     将数据转换成数据阵列：Manipulation→Create Numerical Data Array（参见下一张）。 56bud3CVs  
    ]e@0T{!  
    {w |dM#  
    fd5ZaE#f  
     数据阵列可用于存储折射率调制。 :~ZqB\>i  
     选择在下一个对话框中将实部转化为一个数据阵列图。 *gM,x4Y  
     插值应该设置为Nearest Neighbor来得到一个像素化折射率调制。 [w&#+h-q  
    m{b ZRkt  
    5.X/Y采样介质     I+Ncmg )>  
    ?u_gXz;A  
     /i-xX*  
     GRIN扩散器层将由双界面元件模拟。 J0ZxhxX35  
     这个元件可以在平面层和任意折射率调制之间进行模拟。 Z{,GZT  
     元件厚度对应于层厚度12.656μm。 gnQo1q{ 4  
     折射率调制由采样x/y调制介质模拟。 eq@am(#&kY  
    }pl]9  
    M('s|>\l  
    ,]PyDq6  
     基材丙烯酸的离散数据应该从miscellaneous材料目录中加载。 eK Z@ FEZ  
     折射率调制的数据阵列必须设置到介质中。 `1E|PQbWc  
     应该选择像素化折射率调制。 b)on A|  
    kf%&d}2to  
    (~j,mk  
     优化的GRIN介质是周期性结构。 mQd4#LJ_  
     只优化和指定一个单周期。 ]>R`;"(  
     介质必须切换到周期模式。周期是 aN^]bs?R  
    1.20764μm×1.20764μm。     h`wMi}q'D  
    X q}Ucpj  
    6.通过GRIN介质传播 }}^,7npU  
    gk!E$NyE  
    g$*/ XSr(  
    EJf#f  
     通过折射率调制层传播的传播模型： eu# ,WwlG  
    - 薄元近似  0dgP  
    - 分步光束传播方法。 Awu$g.  
     对于这个案例，薄元近似足够准确。 !c3```*  
     在传播面板上选择传播方法，并且编辑传播设置。 v! 7s M  
     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）。 ~L- 0~  
     w)+wj[6 E  
    7.模拟结果 yfmp$GO:  
    $& cz$jyY  
    角强度分布
    （参见Sc563_GRIN_Diffuser_3.lpd）
    "+=Pp  
    8.结论 )y9;OA  
     v,/[&ASz  
     VirtualLab Fusion支持设计GRIN衍射光学元件和全息图。 a}:A,t<6  
     优化的GRIN元件可以生成任意的二维强度分布。 aWyUu/g<A`  
     可以模拟通过x/y平面上任意调制的介质中的光传播。 XD PL;(?  
    T vrk^!  
     I Byf_E;r  
    QQ：2987619807 PG{i,xq_B{  
     
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