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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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    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） ~zklrBn&  
    TJ:B_F*bSk  
    1.模拟任务 58H[sM4>  
     q;T3bxp+  
     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。 dQ=mg#(  
     设计包括两个步骤： "t<$ {  
    - 设计相位函数来生成一个角谱Top Hat分布。 )`RF2Y-A7  
    - 基于相位调制来计算对应的折射率调制。 ?|8QL9Q"|  
     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。 {gE19J3  
    >K{/Jx&  
    f\Bd lOJ>  
    照明光束参数 U9D4bn D  
    `laaT5G\y  
    KzRw)P  
    波长：632.8nm UTEUVcJ\  
    激光光束直径（1/e2）：700um
     tHSe>*eC  
    S~\i"A)4  
    理想输出场参数 u,:GJU  
    Zho d%n3  
    / r#.BXP  
    直径：1° _y}]j;e8>{  
    分辨率：≤0.03° %]JSDb=C  
    效率：>70% Le9^,B@Pb  
    杂散光：<20% 1}e1:m]r  
     fF208A7U I  
    0]l _qxv  
    2.设计相位函数 :)v4:&do  
    AL/q6PWi  
    +/60$60[z  
    D6,rb 9  
     相位的设计请参考会话编辑器 m~%\f8w-x  
     Sc563_GRIN_Diffuser_1.seditor和优化文档Sc563_GRIN_Diffuser_2.dp。 :CO>g=`  
     设计没有离散相位级的phase-only传输。 _ x&Y'X|  
     j]EeL=H<P  
    3.计算GRIN扩散器 4,m aA  
     GRIN扩散器应该包含一个1mm厚度石英玻璃作为基板，和一个折射率调制的丙烯酸薄层。 (W3~r  
     最大折射率调制为△n=+0.05。 8kQ >M  
     最大层厚度如下： gc-yUH0I  
    *%L:soM'Ll  
    4.计算折射率调制 'rJkxU{  
    *TY?*H  
    从IFTA优化文档中显示优化的传输 1hj']#vBu  
    ~6`HJ  
     将传输相位转变为实部，通过函数Manipulation→Field Quantity Operations→Move→Phase to Real。 X cmR/+  
    >3V{I'^^-  
    Ml1sE,BT  
     生成正向函数，通过Manipulation→Amplitude/Real Part Manipulation→Lift Positive函数。 g$s"x r`:  
    * 8n0  
    ^9zL[R  
     乘以最大调制折射率（0.05），通过Manipulation→Operation with Constant→Multiply Constant函数。 )CQ'kHT<e  
     S6gg(nNe  
    tz-, |n0  
     将数据转换成数据阵列：Manipulation→Create Numerical Data Array（参见下一张）。 c%_I|h<?iT  
    fOEw]B#@  
    smQ<lwA  
    "ewSh<t  
     数据阵列可用于存储折射率调制。 s/+@o:  
     选择在下一个对话框中将实部转化为一个数据阵列图。 !Mp.jE  
     插值应该设置为Nearest Neighbor来得到一个像素化折射率调制。 _,:gSDW|  
    ;^nN!KDjR  
    5.X/Y采样介质     W'x/Kg,w-  
    )%lPa|7s  
    iE$qq ~%  
     GRIN扩散器层将由双界面元件模拟。 -@{5 u d  
     这个元件可以在平面层和任意折射率调制之间进行模拟。 \EF^Ag  
     元件厚度对应于层厚度12.656μm。 Dbt"}#uit;  
     折射率调制由采样x/y调制介质模拟。 To1 .U)do  
    8SII>iL{  
    pIBL85Xe  
    !, Y1FC  
     基材丙烯酸的离散数据应该从miscellaneous材料目录中加载。 iIFM 5CT  
     折射率调制的数据阵列必须设置到介质中。 (LzVWz m  
     应该选择像素化折射率调制。 v0)I rO  
    b6sj/V8  
    >ENZ['F  
     优化的GRIN介质是周期性结构。 U:xY~>  
     只优化和指定一个单周期。 Q$!dPwDg  
     介质必须切换到周期模式。周期是 t'Zq>y;yg  
    1.20764μm×1.20764μm。     lt\. )Y>4  
    >5Y%4++(  
    6.通过GRIN介质传播 KECo7i=e  
    f& P'Kxj_  
    y/57 >.3  
    (D5 dN\  
     通过折射率调制层传播的传播模型： X6I"&yct  
    - 薄元近似 CX/ _\0 G4  
    - 分步光束传播方法。 +VxzWNs*JP  
     对于这个案例，薄元近似足够准确。 D4nYyj1O3  
     在传播面板上选择传播方法，并且编辑传播设置。 xwK{}==U  
     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）。 Q!7il<S  
     M4[(.8iE  
    7.模拟结果 m{T:<:q~  
    w1tWyKq  
    角强度分布
    （参见Sc563_GRIN_Diffuser_3.lpd）
    UXpF$=  
    8.结论 F uYjrzmx  
     L-Io!msb  
     VirtualLab Fusion支持设计GRIN衍射光学元件和全息图。 }ZaZPB/_}P  
     优化的GRIN元件可以生成任意的二维强度分布。 -JgN$Sf  
     可以模拟通过x/y平面上任意调制的介质中的光传播。 ]\DZW4?'  
    {/|RKV83  
     h"R{{y f2  
    QQ：2987619807 (55k70>i3  
     
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