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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） RhE|0N=  
    s8k4e6ak  
    1.模拟任务 $]?M[sL\N7  
     t1G2A`  
     本教程将介绍设计和分析生成Top Hat图案的折射率调制扩散器图层。 "tj]mij2)G  
     设计包括两个步骤： fvG4K(  
    - 设计相位函数来生成一个角谱Top Hat分布。 ;@n/g U  
    - 基于相位调制来计算对应的折射率调制。 Kn2W{*wD  
     设计相位函数是基于案例DO.002。在开始设计一个梯度折射率扩散器之前，我们迫切地推荐您先阅读这个案例。 6*I=% H|  
    {P%\& \{F  
    5rJ7CfVq  
    照明光束参数 u0$}VO5/a  
    *O-m:M!eA  
    W=,]#Z+M;  
    波长：632.8nm C4|79UG>s  
    激光光束直径（1/e2）：700um
     j'UW gwB  
    !{ORFd  
    理想输出场参数 E clsOBg  
    cWI7];/d;  
    Cn>t"#zs!~  
    直径：1° /8P7L'Rb  
    分辨率：≤0.03° u#3Cst8Y  
    效率：>70% 3:b5#c?R-  
    杂散光：<20% '9AYE"7Ydk  
     %y)LBSxf  
    I3Ad+]v  
    2.设计相位函数 tpP68)<ns  
    G52z5-=v  
    Wa%p+(\<uB  
    -?ebkHe  
     相位的设计请参考会话编辑器 6{ pg^K  
     Sc563_GRIN_Diffuser_1.seditor和优化文档Sc563_GRIN_Diffuser_2.dp。 Pa ^_ s  
     设计没有离散相位级的phase-only传输。 t\\<+^[%  
     IN"6 =2:  
    3.计算GRIN扩散器 rwAycW7  
     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。 ?nf4K/IjZ!  
     最大折射率调制为△n=+0.05。 %O>_$ 4q  
     最大层厚度如下： Angt=q  
    Ystd[  
    4.计算折射率调制 KU_""T  
    {%X[Snv  
    从IFTA优化文档中显示优化的传输 Oq 95zo  
    a!;K+wL >  
     将传输相位转变为实部，通过函数Manipulation→Field Quantity Operations→Move→Phase to Real。 >< Qp%yT  
    F4g3l    
    '8|joj>G=  
     生成正向函数，通过Manipulation→Amplitude/Real Part Manipulation→Lift Positive函数。 VQpwHzh  
    /? Bu^KX  
    &GI'-i  
     乘以最大调制折射率（0.05），通过Manipulation→Operation with Constant→Multiply Constant函数。 .kDJuJ^  
     %v]-:5g'|  
    H`T}k+e2-N  
     将数据转换成数据阵列：Manipulation→Create Numerical Data Array（参见下一张）。 p$6L_ *$  
    <ceJ!"L  
    Y,X0x-  
    eak+8URo  
     数据阵列可用于存储折射率调制。 g=S|lVQm  
     选择在下一个对话框中将实部转化为一个数据阵列图。 'Y>@t6E4  
     插值应该设置为Nearest Neighbor来得到一个像素化折射率调制。 qkq^oHI  
    /qXP\ a  
    5.X/Y采样介质     z-`4DlJUS  
    !Ee&e~"  
    4HyD=6V#  
     GRIN扩散器层将由双界面元件模拟。 ZZW%6-B  
     这个元件可以在平面层和任意折射率调制之间进行模拟。 YU1z\pK  
     元件厚度对应于层厚度12.656μm。 #M:Vwn JX  
     折射率调制由采样x/y调制介质模拟。 }M9I]\  
    sHHu<[psM  
    r6}-EYq=  
    E}|IU Pm  
     基材丙烯酸的离散数据应该从miscellaneous材料目录中加载。 R"e533  
     折射率调制的数据阵列必须设置到介质中。 R%;dt<Dh  
     应该选择像素化折射率调制。 ]#J-itO  
    mB*;>   
    f_ > lz  
     优化的GRIN介质是周期性结构。 t` zPx#])  
     只优化和指定一个单周期。 =|q@ Q`DB  
     介质必须切换到周期模式。周期是 qApf\o3[0  
    1.20764μm×1.20764μm。     @Y+9")?  
    aX35^K /  
    6.通过GRIN介质传播 _MUSXB'  
    6/L34VH  
    2QV|NQSl  
    +K"d\<  
     通过折射率调制层传播的传播模型： /3 d6Og  
    - 薄元近似 h=ko_/<  
    - 分步光束传播方法。 9 H~OC8R:  
     对于这个案例，薄元近似足够准确。 `qj24ehc  
     在传播面板上选择传播方法，并且编辑传播设置。 DgC;1U'  
     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）。 (Bu-o((N@0  
     AM4 :xz  
    7.模拟结果 rNX]tp{j  
    )dI  `yf  
    角强度分布
    （参见Sc563_GRIN_Diffuser_3.lpd）
    MrpT5|t  
    8.结论 uJL[m(G  
     etH]-S  
     VirtualLab Fusion支持设计GRIN衍射光学元件和全息图。 b$eZ>X  
     优化的GRIN元件可以生成任意的二维强度分布。 'E1m-kJz  
     可以模拟通过x/y平面上任意调制的介质中的光传播。 hSSFmEpr  
    |(rTz!!-  
     .T^e8  
    QQ：2987619807 <qCfw>%2F  
     
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