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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） ~M`-sSjZs  
    `` (D01<  
    1.模拟任务 :3WrRT,'L  
     u'cM}y&  
     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。 ^n#6CW*n  
     设计包括两个步骤： {8D`A;KD  
    - 设计相位函数来生成一个角谱Top Hat分布。 >?s[g)np  
    - 基于相位调制来计算对应的折射率调制。 >mRA|0$  
     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。 Zh.5\&bm  
    NT?Gl(  
    v <1d3G=G  
    照明光束参数 =$3]%b}  
    |x*~PXb  
    -g8G47piX:  
    波长：632.8nm +O P8U]~  
    激光光束直径（1/e2）：700um
     xab1`~%K  
    In)8AK(Hw  
    理想输出场参数 En$-,8\%  
    ,Cx @]]  
     m~"<k d  
    直径：1° EhDKh\OY5  
    分辨率：≤0.03° t_1(Ex  
    效率：>70% l<I.;FN^9@  
    杂散光：<20% v-u53Fy  
     |fX @o0H  
    K?0f)@\nx  
    2.设计相位函数 L+y}hb r  
    3u+A/  
    lA}(63j+b  
    u*:B 9E  
     相位的设计请参考会话编辑器 Z{"/Ae5]  
     Sc563_GRIN_Diffuser_1.seditor和优化文档Sc563_GRIN_Diffuser_2.dp。 F|\^O[#R  
     设计没有离散相位级的phase-only传输。 SYkLia(Ty  
     sd|5oz )  
    3.计算GRIN扩散器 ^hPREbD+f  
     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。 Y?Ph%i2E  
     最大折射率调制为△n=+0.05。 >t_5( K4  
     最大层厚度如下： `j+aAxJ=\  
    hh\}WaY  
    4.计算折射率调制 %5<uQc9  
    nojJGeW%  
    从IFTA优化文档中显示优化的传输 -0[?6.(s"  
    I6?n>  
     将传输相位转变为实部，通过函数Manipulation→Field Quantity Operations→Move→Phase to Real。 <u>l#weG,  
    e7X#C)  
    Cx(|ZD^  
     生成正向函数，通过Manipulation→Amplitude/Real Part Manipulation→Lift Positive函数。 82ay("ZY  
    ( )K,~  
    o%dKi]  
     乘以最大调制折射率（0.05），通过Manipulation→Operation with Constant→Multiply Constant函数。 ;"/[gFD5u  
     7,0^|P  
    .bcoH  
     将数据转换成数据阵列：Manipulation→Create Numerical Data Array（参见下一张）。 )`;Q]?D   
    wyF' B  
    49S*f  
    ;!H<W[  
     数据阵列可用于存储折射率调制。 XV)<Oavs  
     选择在下一个对话框中将实部转化为一个数据阵列图。 9K~0:c  
     插值应该设置为Nearest Neighbor来得到一个像素化折射率调制。 T](N ^P  
    #O3Y#2lI  
    5.X/Y采样介质     fyYHwG  
    >fG=(1"  
    N.r8dC  
     GRIN扩散器层将由双界面元件模拟。 J_PAWW  
     这个元件可以在平面层和任意折射率调制之间进行模拟。 Wtl/xA_  
     元件厚度对应于层厚度12.656μm。 5P=3.Mk  
     折射率调制由采样x/y调制介质模拟。 Cq mtO?vne  
    (C{l4  
    ?\|QDJXY  
    )UBU|uYR\  
     基材丙烯酸的离散数据应该从miscellaneous材料目录中加载。 zx<:1nF,]  
     折射率调制的数据阵列必须设置到介质中。 @PH`Wn#S  
     应该选择像素化折射率调制。 ]Rah,4?9f  
    C(N' +VV_  
    5q<cZ)v#&  
     优化的GRIN介质是周期性结构。 &<??,R14  
     只优化和指定一个单周期。 !4"(>Rnw  
     介质必须切换到周期模式。周期是 q [}<LU  
    1.20764μm×1.20764μm。     j1[Ng #.  
    .`./MRC  
    6.通过GRIN介质传播 )\nKr;4MH  
    B49: R >  
    \gz(C`4{j  
    XPJsnu  
     通过折射率调制层传播的传播模型： Q,pnh!.-c  
    - 薄元近似 -"Mq<XO&51  
    - 分步光束传播方法。 =|}_ASbzw  
     对于这个案例，薄元近似足够准确。 I8ZBs0sfF{  
     在传播面板上选择传播方法，并且编辑传播设置。 }57s  
     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）。 NUSb7<s,&Y  
     EKQ\MC1  
    7.模拟结果 Ez()W,6]g  
    *dmB Ji}  
    角强度分布
    （参见Sc563_GRIN_Diffuser_3.lpd）
    !{u`}:\  
    8.结论 dWc'RwL  
     nZtMF%j'  
     VirtualLab Fusion支持设计GRIN衍射光学元件和全息图。 +Tf4SJ  
     优化的GRIN元件可以生成任意的二维强度分布。 d_7v1)j  
     可以模拟通过x/y平面上任意调制的介质中的光传播。 _E\Cm  
    +( Q$GO%  
     `kE ;V!n?  
    QQ：2987619807 Mz59ac  
     
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