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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） Qzy[  
    KfpDPwP@  
    1.模拟任务 idiJ|2T"G  
     yGl (QLk  
     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。 Ezw(J[).C  
     设计包括两个步骤： z^=.05jB  
    - 设计相位函数来生成一个角谱Top Hat分布。 o3*IfD  
    - 基于相位调制来计算对应的折射率调制。 x  8lgDO  
     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。 yIC.Jm D*  
    JJJlgr]#  
    u,<I%  
    照明光束参数 ( XYYbP  
    }}Ah-QU  
    !%b.k6%>w  
    波长：632.8nm [OFg (R-  
    激光光束直径（1/e2）：700um
     OoOKr  
    ~J1;Z0}#  
    理想输出场参数 gNr/rp9A$m  
    Sqj'2<~W  
    gzqx{ ]  
    直径：1° pC,MiV$c"  
    分辨率：≤0.03° }5dYmny  
    效率：>70% Y~]E6'Bz  
    杂散光：<20% M##h<3I  
     -.ITcD g  
    )2T?Z)"hO  
    2.设计相位函数 bv$g$  
    Hb5^+.xur  
    q)R&npP7  
    ~?&;nTwHe  
     相位的设计请参考会话编辑器 VQE8hQ37  
     Sc563_GRIN_Diffuser_1.seditor和优化文档Sc563_GRIN_Diffuser_2.dp。 dA-ik  
     设计没有离散相位级的phase-only传输。 8m Tjf Br  
     Th,15H DA  
    3.计算GRIN扩散器 VgG*y#Qf$  
     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。 De`)`\U  
     最大折射率调制为△n=+0.05。 =KJK'1m9  
     最大层厚度如下： UlQZw*ce  
    TTcMIMyLT  
    4.计算折射率调制 ~6!{\un   
    PY7j uS[+  
    从IFTA优化文档中显示优化的传输 !J ")TP=  
    \YO1;\W  
     将传输相位转变为实部，通过函数Manipulation→Field Quantity Operations→Move→Phase to Real。 ,^,KWi9  
    lC&U9=7W  
    kSGFLP1FN  
     生成正向函数，通过Manipulation→Amplitude/Real Part Manipulation→Lift Positive函数。 [O*5\&6  
    f h05*]r  
    A,-UW+:  
     乘以最大调制折射率（0.05），通过Manipulation→Operation with Constant→Multiply Constant函数。 \y?Vou/  
     5|YpkY  
    Dg~r%F  
     将数据转换成数据阵列：Manipulation→Create Numerical Data Array（参见下一张）。 Nzj7e 1=  
    j>XM+>  
    1zNH[   
    #W[/N|~wx  
     数据阵列可用于存储折射率调制。 }.O,P'k  
     选择在下一个对话框中将实部转化为一个数据阵列图。 WCxt-+#  
     插值应该设置为Nearest Neighbor来得到一个像素化折射率调制。 z7'3d7r?  
    fk-zT  
    5.X/Y采样介质     Fy^*@&  
    FC<aX[~&3  
    i)fAm$8# G  
     GRIN扩散器层将由双界面元件模拟。 Aa t _5p  
     这个元件可以在平面层和任意折射率调制之间进行模拟。 u'cM}y&  
     元件厚度对应于层厚度12.656μm。 ecIxiv\  
     折射率调制由采样x/y调制介质模拟。 1(0LX^%  
    `*nVLtT Y  
    fiA_6  
    :-HVK^$%  
     基材丙烯酸的离散数据应该从miscellaneous材料目录中加载。 s.z(1MB]  
     折射率调制的数据阵列必须设置到介质中。 v <1d3G=G  
     应该选择像素化折射率调制。 )s^D}I(  
    " O1\]"j  
    [pi!+k  
     优化的GRIN介质是周期性结构。 \{  
     只优化和指定一个单周期。 -'btKz*9  
     介质必须切换到周期模式。周期是 E O^j,x g  
    1.20764μm×1.20764μm。     FbB^$ ]*  
    ]kUF>Wp  
    6.通过GRIN介质传播 c!l=09a~a+  
    JK:i-  
    y]$%>N0vLX  
    gj{2" tE  
     通过折射率调制层传播的传播模型： s0,c4y  
    - 薄元近似 M.|O+K z  
    - 分步光束传播方法。 ^g/    
     对于这个案例，薄元近似足够准确。 0~{jgN~  
     在传播面板上选择传播方法，并且编辑传播设置。 p^PAbCP'|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）。 b4%sOn,  
     )P    
    7.模拟结果 M3- bFIt  
    A*tG[)  
    角强度分布
    （参见Sc563_GRIN_Diffuser_3.lpd）
    u|prVzm\m  
    8.结论 jA@jsv  
     .Fo0AjL}x  
     VirtualLab Fusion支持设计GRIN衍射光学元件和全息图。 |r2 U4 ^  
     优化的GRIN元件可以生成任意的二维强度分布。 k?-GI[@X  
     可以模拟通过x/y平面上任意调制的介质中的光传播。 (ZR+(+i,  
    r|2Y|6@  
     . 7WNd/WG  
    QQ：2987619807 #~]S  
     
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