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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） 7_~ A*LM  
    Ai/X*y:[?  
    1.模拟任务 @9/I^Zk  
     *)m: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。 {FI zoR"  
     设计包括两个步骤： P&`%VW3E  
    - 设计相位函数来生成一个角谱Top Hat分布。 ^'3c%&Zf3  
    - 基于相位调制来计算对应的折射率调制。 ^O|fw?,  
     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。 9r%fBiSk  
    OG$n C  
    `[H^ `   
    照明光束参数 U>tR:)  
    #XQ/y}(  
    AVT % AS  
    波长：632.8nm -K|1w'E  
    激光光束直径（1/e2）：700um
     Ow 0>qzTg  
    U4XW Kwq  
    理想输出场参数 vF\>;pcT  
    RELNWr  
    {Y~>&B5  
    直径：1° tN#C.M7.'7  
    分辨率：≤0.03° yr\ClIU  
    效率：>70% h<9vm[.  
    杂散光：<20% HZ3;2k  
     w=KfkdAJ*/  
    8}n< 3_  
    2.设计相位函数 %q5dV<X'c  
    <]Td7-n  
    rLTBBvV  
    7hJX  
     相位的设计请参考会话编辑器 ]_ C"A  
     Sc563_GRIN_Diffuser_1.seditor和优化文档Sc563_GRIN_Diffuser_2.dp。 RV~t%Sw^  
     设计没有离散相位级的phase-only传输。 8LV6E5Q  
     Ysm RY=3  
    3.计算GRIN扩散器 ^E}?YgNp  
     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。 @a 9.s  
     最大折射率调制为△n=+0.05。 8 063LWV  
     最大层厚度如下： u X,n[u  
    FJn-cR.n  
    4.计算折射率调制 { ^o.f  
    ]>M\|,wh  
    从IFTA优化文档中显示优化的传输 >zJHvb)b\  
    /&Q{B f  
     将传输相位转变为实部，通过函数Manipulation→Field Quantity Operations→Move→Phase to Real。 U7WYS8  
    T)P)B6q   
    V]|X ,G  
     生成正向函数，通过Manipulation→Amplitude/Real Part Manipulation→Lift Positive函数。 ,I"T9k-^  
    `r$7Cc$C  
    8 a]'G)(ts  
     乘以最大调制折射率（0.05），通过Manipulation→Operation with Constant→Multiply Constant函数。 )j;^3LiV3  
     gnJ8tuS  
    fd[N]I3  
     将数据转换成数据阵列：Manipulation→Create Numerical Data Array（参见下一张）。 m%0 -3c(  
    @gN"Q\;F  
    \2@J^O1,  
    o`f^m   
     数据阵列可用于存储折射率调制。 Pn!~U] A$%  
     选择在下一个对话框中将实部转化为一个数据阵列图。 7y$\|WG?!r  
     插值应该设置为Nearest Neighbor来得到一个像素化折射率调制。 0AHQ(+Ap  
    <AU*lLZ  
    5.X/Y采样介质     FKO2UY#&7  
    .B]l@E-u  
    U:8[%a  
     GRIN扩散器层将由双界面元件模拟。 JQ?`l)4  
     这个元件可以在平面层和任意折射率调制之间进行模拟。 g}MUfl-L  
     元件厚度对应于层厚度12.656μm。 hywcj\[  
     折射率调制由采样x/y调制介质模拟。 ]g-%7g|  
    #@FA=p[%  
    ??F* Z" x  
    :)1"yo\  
     基材丙烯酸的离散数据应该从miscellaneous材料目录中加载。 &nIu^,.  
     折射率调制的数据阵列必须设置到介质中。 vRe{B7}p;  
     应该选择像素化折射率调制。 o 2 ng  
    ZWkRoJXNi  
    k6CXuU  
     优化的GRIN介质是周期性结构。 k[@P526  
     只优化和指定一个单周期。 1<ag=D`F_"  
     介质必须切换到周期模式。周期是 JP8}+  
    1.20764μm×1.20764μm。     >!Yuef <P  
    ET.jjV  
    6.通过GRIN介质传播 6x^$W ]R  
    +gd5&  
    )JzY%a SP  
    gGM fy]]R  
     通过折射率调制层传播的传播模型： z>W:+W"o  
    - 薄元近似 Ay(p~U;gN*  
    - 分步光束传播方法。 7}&:07U  
     对于这个案例，薄元近似足够准确。 lp}S'^ y  
     在传播面板上选择传播方法，并且编辑传播设置。 SES.&e|!6  
     场采样必须设置为手动模式并且采样距离为4.5μm（半像素尺寸）。 <UGaIb  
     LGt>=|=bj  
    7.模拟结果 =Pv_,%  
    hC2Fup1@  
    角强度分布
    （参见Sc563_GRIN_Diffuser_3.lpd）
    dJR[9T_OF  
    8.结论 irQ'Rm [  
     r,;ca6>5H  
     VirtualLab Fusion支持设计GRIN衍射光学元件和全息图。 m?(8T|i  
     优化的GRIN元件可以生成任意的二维强度分布。 aDdxR:  
     可以模拟通过x/y平面上任意调制的介质中的光传播。 ;MN$.x+  
    .?{no}u.  
     V}V->j*  
    QQ：2987619807 t^'nh 1=  
     
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