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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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    在线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） x2j /8]'o  
    ]]J#7L#  
    1.模拟任务 {t844La"  
     e8d5(e  
     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。 aCU7w5  
     设计包括两个步骤： P Pwxk;  
    - 设计相位函数来生成一个角谱Top Hat分布。 y wW-p.  
    - 基于相位调制来计算对应的折射率调制。 A*7Io4e!  
     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。 qJ{r!NJJ 8  
    <qbZG}u  
    8!u/   
    照明光束参数 wJ80};!  
    93Mdp9v+i  
    ' "ZRD_"  
    波长：632.8nm Y<p zy8z  
    激光光束直径（1/e2）：700um
     -1jjB1  
    |8&-66pX  
    理想输出场参数 M1AZ}b c0]  
    6}VUD -}B  
    .9T.3yQ  
    直径：1° o &BPG@n  
    分辨率：≤0.03° hAV2F #  
    效率：>70% 4R& *&GZ#  
    杂散光：<20% hl AR[]  
     KWFyw>*)  
    Sk8%(JD7  
    2.设计相位函数 y#]}5gJ  
    gB(9vhj $  
    &mh Ln4^  
    |7rR99  
     相位的设计请参考会话编辑器 p>k]C:h  
     Sc563_GRIN_Diffuser_1.seditor和优化文档Sc563_GRIN_Diffuser_2.dp。 KqN!?anPr  
     设计没有离散相位级的phase-only传输。 r_4T tP&UW  
     i Td-n9  
    3.计算GRIN扩散器 #V<`U:.  
     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。 ;EK(b  
     最大折射率调制为△n=+0.05。 q<-%L1kc 1  
     最大层厚度如下： mWNR(()v  
    yJnPD/i  
    4.计算折射率调制 _ymJ~MK  
    $Llta,ULE  
    从IFTA优化文档中显示优化的传输 |WB"=PE  
    ^ [ET&"  
     将传输相位转变为实部，通过函数Manipulation→Field Quantity Operations→Move→Phase to Real。 Y{,2X~ 7  
    j h; 9 [  
    `Jn,IDq  
     生成正向函数，通过Manipulation→Amplitude/Real Part Manipulation→Lift Positive函数。 n4^*h4J7  
    N1PECLS?  
    6dF$?I&  
     乘以最大调制折射率（0.05），通过Manipulation→Operation with Constant→Multiply Constant函数。 <e'P%tG'  
     :FnOS<_B  
    6H0W`S0a  
     将数据转换成数据阵列：Manipulation→Create Numerical Data Array（参见下一张）。 {5SfE$r  
    + Qt[1Xq  
    O4T'o.  
    mRCHrw?WG  
     数据阵列可用于存储折射率调制。 d{W}p~UbH  
     选择在下一个对话框中将实部转化为一个数据阵列图。 /v5qyR7an  
     插值应该设置为Nearest Neighbor来得到一个像素化折射率调制。 i#k-)N _$  
    ~NxEc8Y  
    5.X/Y采样介质     KL "Y!PN:  
    ])C>\@c6Gm  
     for {  
     GRIN扩散器层将由双界面元件模拟。 ]5N zK=2{  
     这个元件可以在平面层和任意折射率调制之间进行模拟。 9J?W '8s5  
     元件厚度对应于层厚度12.656μm。 26M~<Ic  
     折射率调制由采样x/y调制介质模拟。 "r@G@pe  
    rw&y,%2  
    (s0 88O  
    T: U4:"  
     基材丙烯酸的离散数据应该从miscellaneous材料目录中加载。 =Ci13< KQ  
     折射率调制的数据阵列必须设置到介质中。 Rxx>{+f4M  
     应该选择像素化折射率调制。 )Lb72;!?  
    .?f:Nb.O  
    d]MGN^%o  
     优化的GRIN介质是周期性结构。 }?J~P%HpF  
     只优化和指定一个单周期。 r]0(qg  
     介质必须切换到周期模式。周期是 57U%`  
    1.20764μm×1.20764μm。     f4 Q( 1(C  
    ^1.7Juvb  
    6.通过GRIN介质传播 va^0JfQ  
    R3?:\d{  
    QTYYghz  
    qp\BV#E  
     通过折射率调制层传播的传播模型： X($6IL6m  
    - 薄元近似 Ih()/(  
    - 分步光束传播方法。 QhCY}Q?X  
     对于这个案例，薄元近似足够准确。 v{.\iIg N  
     在传播面板上选择传播方法，并且编辑传播设置。 & N;pH  
     场采样必须设置为手动模式并且采样距离为4.5μm（半像素尺寸）。 @HvScg*Y  
     {|XQO'Wg  
    7.模拟结果 z>|)ieL  
    (`pNXQ0n  
    角强度分布
    （参见Sc563_GRIN_Diffuser_3.lpd）
    awFhz 6   
    8.结论 ywEDy|Wn$~  
     R4SxFp  
     VirtualLab Fusion支持设计GRIN衍射光学元件和全息图。 9Eg&CZ,9$D  
     优化的GRIN元件可以生成任意的二维强度分布。 {V0>iN:~S  
     可以模拟通过x/y平面上任意调制的介质中的光传播。 0V3gKd7  
    SW#BZ3L  
     HUkerV  
    QQ：2987619807 7b46t2W<  
     
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