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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） M::iU_  
    v1=X=H  
    1.模拟任务 N96BWgT  
     SA1/U  
     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。 d/>,U7eS[+  
     设计包括两个步骤： Fzs'@*  
    - 设计相位函数来生成一个角谱Top Hat分布。 JY+[  
    - 基于相位调制来计算对应的折射率调制。 sJ/e=1*  
     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。 /8>/"Z2S  
    MGz F+ln^U  
    vWH>k+9&X  
    照明光束参数 c1J)yv1y  
    ^^SfIK?p  
    *"\Q ~#W  
    波长：632.8nm 1}E@lOc  
    激光光束直径（1/e2）：700um
     8!GLw-kb  
    tJPRR_nZv  
    理想输出场参数 \2xBOe-a]  
    &'b}N  
    B7MW" y  
    直径：1° Z D%_PgiT  
    分辨率：≤0.03° 1>VS/H`  
    效率：>70% 0Zh _Q  
    杂散光：<20% Y0\\(0j64  
     Q; /F0JDH  
    U]0)$OH5e  
    2.设计相位函数 Q;O)>K  
    |S:!+[  
    M%s$F@  
    aX)./  
     相位的设计请参考会话编辑器 .p(l+  
     Sc563_GRIN_Diffuser_1.seditor和优化文档Sc563_GRIN_Diffuser_2.dp。  ,nR8l  
     设计没有离散相位级的phase-only传输。 5Y=\~,%\oH  
     }@%ahRGx%9  
    3.计算GRIN扩散器 JlQT5k  
     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。 c dbSv=r  
     最大折射率调制为△n=+0.05。 N%A`rY}u  
     最大层厚度如下： 7&1~O#  
    aSkx#mV  
    4.计算折射率调制 m%c0#=D  
    <>i+R#u{  
    从IFTA优化文档中显示优化的传输 ]}7rWs[|1  
    gQ=POJ=G  
     将传输相位转变为实部，通过函数Manipulation→Field Quantity Operations→Move→Phase to Real。 36x:(-GFq  
    4)+IO;  
    ]Y&)98  
     生成正向函数，通过Manipulation→Amplitude/Real Part Manipulation→Lift Positive函数。 ,i?!3oLT  
    yCCw<?  
    2{B(j&{  
     乘以最大调制折射率（0.05），通过Manipulation→Operation with Constant→Multiply Constant函数。 4ylDD|) rO  
     C<t'f(4s`u  
    (F[/~~  
     将数据转换成数据阵列：Manipulation→Create Numerical Data Array（参见下一张）。 +1Rr kok  
    ^I<T+X+<  
    04PoBv~g  
    #;LMtDaL  
     数据阵列可用于存储折射率调制。 Cz@FZb8  
     选择在下一个对话框中将实部转化为一个数据阵列图。 /;NE]{K  
     插值应该设置为Nearest Neighbor来得到一个像素化折射率调制。 M2E87w  
    $7n#\h  
    5.X/Y采样介质     CQjZAv  
    :{b6M/  
    afF+*\xXN  
     GRIN扩散器层将由双界面元件模拟。 rW~?0  
     这个元件可以在平面层和任意折射率调制之间进行模拟。 6{+_T  
     元件厚度对应于层厚度12.656μm。 5Z6-R}uXk  
     折射率调制由采样x/y调制介质模拟。 3P#+) F~  
    vDW&pF_eI>  
    W `u$7k]$  
    AX!>l;  
     基材丙烯酸的离散数据应该从miscellaneous材料目录中加载。 kV\-%:-  
     折射率调制的数据阵列必须设置到介质中。 <L/M`(:=k  
     应该选择像素化折射率调制。 A?Nn>xF9X  
    } }f_  
    ,V33v<|wc  
     优化的GRIN介质是周期性结构。 1rv$?=Z  
     只优化和指定一个单周期。 974eY  
     介质必须切换到周期模式。周期是 3aO;@GNJ  
    1.20764μm×1.20764μm。     WHgV_o 8  
    }*.:Hv"  
    6.通过GRIN介质传播 A3"1D  
    nR o=J5tY  
    V Z2.w4b  
    chO'Q+pw  
     通过折射率调制层传播的传播模型： 'je8k7`VA  
    - 薄元近似 b ~/Wnp5  
    - 分步光束传播方法。 mX@j  
     对于这个案例，薄元近似足够准确。 oE!hF}O  
     在传播面板上选择传播方法，并且编辑传播设置。 ]HyHz9QkL  
     场采样必须设置为手动模式并且采样距离为4.5μm（半像素尺寸）。 }$|%/Y  
     ..jq[(;N  
    7.模拟结果 }O.LPQ0  
    K5!";V  
    角强度分布
    （参见Sc563_GRIN_Diffuser_3.lpd）
    9 V=<| 2  
    8.结论 L2CW'Hd  
     nY{i>Y  
     VirtualLab Fusion支持设计GRIN衍射光学元件和全息图。 -_2Dy1  
     优化的GRIN元件可以生成任意的二维强度分布。 m3xz=9Ve  
     可以模拟通过x/y平面上任意调制的介质中的光传播。 YER:ICQ  
    Ii~; d3.  
     zP :~O  
    QQ：2987619807 ^91sl5c8yD  
     
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