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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） V Mb r@9  
    YMfjTt@Q  
    1.模拟任务 +ew9%={zB  
     3r]N\c  
     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。 M8}t`q[-&  
     设计包括两个步骤： W&Pp5KR  
    - 设计相位函数来生成一个角谱Top Hat分布。 AV:P/M^B  
    - 基于相位调制来计算对应的折射率调制。 eh5j  
     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。 r~U/t~V=D  
    "JJEF2e@Z  
    L6E8A?>5rD  
    照明光束参数 B`i 5lD  
    *eb2()B%  
    ubZcpqm?Q  
    波长：632.8nm AHl1{* [  
    激光光束直径（1/e2）：700um
     }Rx`uRx\  
    8O_0x)X  
    理想输出场参数 6x8P}?  
    Od5I:p]N  
    mpysnKH  
    直径：1° TqN4OkCm/  
    分辨率：≤0.03° .,$<waGD  
    效率：>70% \n`)>-  
    杂散光：<20% @ky<5r*JU(  
     klwNeGF]N  
    02F[4c~  
    2.设计相位函数 T_=iJ: Q  
    M)v4>Rw+  
    1YxG<K]  
    a][QY1E@?  
     相位的设计请参考会话编辑器 \8e27#PJR  
     Sc563_GRIN_Diffuser_1.seditor和优化文档Sc563_GRIN_Diffuser_2.dp。 H:jx_  
     设计没有离散相位级的phase-only传输。 +'f+0T\)  
     H$o=kQN  
    3.计算GRIN扩散器 }aC@ov]2  
     GRIN扩散器应该包含一个1mm厚度石英玻璃作为基板，和一个折射率调制的丙烯酸薄层。 ,2C{X+t  
     最大折射率调制为△n=+0.05。 (yB)rBh>n  
     最大层厚度如下： g!*5@k|C  
    U'K{>"~1a  
    4.计算折射率调制 ?cRGdLP'D  
    yoc;`hO-  
    从IFTA优化文档中显示优化的传输 iF#|Z$g-(  
    FC BsC#  
     将传输相位转变为实部，通过函数Manipulation→Field Quantity Operations→Move→Phase to Real。 |*5803h  
    b)1v:X4Bv=  
    AZgeu$:7p<  
     生成正向函数，通过Manipulation→Amplitude/Real Part Manipulation→Lift Positive函数。 ccPTJ/%$  
    jFr[T  
    ~aZy52H_#.  
     乘以最大调制折射率（0.05），通过Manipulation→Operation with Constant→Multiply Constant函数。 vdt":  
     :psP|7%|  
    ZD(VH6<g%  
     将数据转换成数据阵列：Manipulation→Create Numerical Data Array（参见下一张）。 D{)K00mm  
    P56B~M_  
    a6<UMJ  
    R5KOai!  
     数据阵列可用于存储折射率调制。 yJRqX]MLA  
     选择在下一个对话框中将实部转化为一个数据阵列图。 6";ew:Ih^  
     插值应该设置为Nearest Neighbor来得到一个像素化折射率调制。 *\!>22*  
    `EJ.L6j$'  
    5.X/Y采样介质     U-mZO7y!  
    EpsjaOmAF  
    KyQd6 1  
     GRIN扩散器层将由双界面元件模拟。 h%*@82DKK  
     这个元件可以在平面层和任意折射率调制之间进行模拟。 ](2\w9i%  
     元件厚度对应于层厚度12.656μm。 >=+: lD  
     折射率调制由采样x/y调制介质模拟。 818,E  
    HZJ)q`1E  
    &h<\jqN/  
    B}U:c]  
     基材丙烯酸的离散数据应该从miscellaneous材料目录中加载。 }gR!]Cs)^  
     折射率调制的数据阵列必须设置到介质中。 *&nIxb60b{  
     应该选择像素化折射率调制。 `:>N.9'o  
    |mp~d<&  
    bK69Rb@\A  
     优化的GRIN介质是周期性结构。 e\7AtlW"  
     只优化和指定一个单周期。 m*f"Y"B.1I  
     介质必须切换到周期模式。周期是 T?+%3z}8  
    1.20764μm×1.20764μm。     D<wz%*  
    V<&^zIJUR  
    6.通过GRIN介质传播 RoLN#  
    h; "pAE  
    z55g'+Kab  
    xMr=tU1C  
     通过折射率调制层传播的传播模型： r >;(\_@  
    - 薄元近似 9pMXjsE   
    - 分步光束传播方法。 _X]\#^UiO2  
     对于这个案例，薄元近似足够准确。 /:.p{y  
     在传播面板上选择传播方法，并且编辑传播设置。 8quH#IhB  
     场采样必须设置为手动模式并且采样距离为4.5μm（半像素尺寸）。 N eC]MW  
     8c3/n   
    7.模拟结果 -SlAt$IJ  
    X@pcL{T!  
    角强度分布
    （参见Sc563_GRIN_Diffuser_3.lpd）
    k((kx:  
    8.结论 f!K{f[aDa  
     m8,jVR  
     VirtualLab Fusion支持设计GRIN衍射光学元件和全息图。 I1 +A$<Fa  
     优化的GRIN元件可以生成任意的二维强度分布。 [R(dCq>  
     可以模拟通过x/y平面上任意调制的介质中的光传播。 %$6?em_  
    me YSW  
     O[j$n  
    QQ：2987619807 's\rQ-TV  
     
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