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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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    只看楼主 倒序阅读 楼主  发表于: 2020-11-05
    教程565（1.0） dn'|~zf.  
    40=u/\/K  
    1.模拟任务 Yz2N(g[  
     ,1 H|{<  
     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。 TqN@l\  
     设计包括两个步骤： k+[oYd  
    - 设计相位函数来生成一个角谱Top Hat分布。 IY.M#Q ]  
    - 基于相位调制来计算对应的折射率调制。  lPz`?Hn  
     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 ;,2E*z  
    "a;$uW@.6  
    XPrnQJ  
    照明光束参数 0 J"g"=  
    U^[AW$WzU  
    c[,Rh f  
    波长：632.8nm Ge=6l0  
    激光光束直径（1/e2）：700um
     5+{oQs_  
    j8Q_s/n  
    理想输出场参数 p/0dtnXa(  
    |a])o  
    wG:RvgX}  
    直径：1° mW)kWuOO  
    分辨率：≤0.03° GBZu<t/  
    效率：>70% j@nK6`d+1  
    杂散光：<20% jHT^I as  
     *lZ V3F  
    U7U&^s6`  
    2.设计相位函数 v" #8^q  
    zE8_3UC  
    3bGU;2~}  
    ]4c*Nh%8  
     相位的设计请参考会话编辑器 \5N \NN @J  
     Sc563_GRIN_Diffuser_1.seditor和优化文档Sc563_GRIN_Diffuser_2.dp。 eCJtNPd  
     设计没有离散相位级的phase-only传输。 ;xh.95BP`  
     9qi|)!!L  
    3.计算GRIN扩散器 gZ>&cju  
     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。 0;1O;JRw  
     最大折射率调制为△n=+0.05。 %! Sjbh  
     最大层厚度如下： &N7q 9t  
    G?~Yw'R^8  
    4.计算折射率调制 RI'}C`%v  
    .0/"~5  
    从IFTA优化文档中显示优化的传输 Iw] ylp  
    D)4#AI  
     将传输相位转变为实部，通过函数Manipulation→Field Quantity Operations→Move→Phase to Real。 &)q>Z!C-l  
    zvnd@y{[  
    ^Q0=Ggh  
     生成正向函数，通过Manipulation→Amplitude/Real Part Manipulation→Lift Positive函数。 W4qT]m  
    OJydt;a  
    to_dNJbv  
     乘以最大调制折射率（0.05），通过Manipulation→Operation with Constant→Multiply Constant函数。 lGT[6S\as  
     U7zd7 O  
    /3Y"F"`M.  
     将数据转换成数据阵列：Manipulation→Create Numerical Data Array（参见下一张）。 kG4])qxC'  
    (G{:O   
    @~=d4Wj6  
    :Eg4^,QX  
     数据阵列可用于存储折射率调制。 ooa"Th<  
     选择在下一个对话框中将实部转化为一个数据阵列图。 S_AN.8T  
     插值应该设置为Nearest Neighbor来得到一个像素化折射率调制。 u1'l4VgT  
    NP\/9 8|1  
    5.X/Y采样介质     /&=y_%VR  
    bB/fU7<{)u  
    ;x|? N*  
     GRIN扩散器层将由双界面元件模拟。 bjwl21;{  
     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( "[wqgG  
     元件厚度对应于层厚度12.656μm。 M_$;"NS+}  
     折射率调制由采样x/y调制介质模拟。 _jCu=l_  
    E_D@ 7a  
    xOxyz6B\  
    m=iKu(2xRq  
     基材丙烯酸的离散数据应该从miscellaneous材料目录中加载。 *g'%5i1ed  
     折射率调制的数据阵列必须设置到介质中。 ki `ur%h  
     应该选择像素化折射率调制。 r;waT@&C  
    2jQ?-/Q8#  
    QUXr#!rPY|  
     优化的GRIN介质是周期性结构。 PEtr8J$uB  
     只优化和指定一个单周期。 -q-BP}r3  
     介质必须切换到周期模式。周期是 S[/D._5QD%  
    1.20764μm×1.20764μm。     44B9JA7u  
    LmROG-9  
    6.通过GRIN介质传播 m aQDD*  
    U6nC <3f F  
    iqd7  
    ,0,& L  
     通过折射率调制层传播的传播模型： /T&+vzCF  
    - 薄元近似 )q{e L$  
    - 分步光束传播方法。 \rbvlO?}  
     对于这个案例，薄元近似足够准确。 )Y1+F,C  
     在传播面板上选择传播方法，并且编辑传播设置。 cR6 #$-a  
     场采样必须设置为手动模式并且采样距离为4.5μm（半像素尺寸）。 bHs},i6  
     'A/{7*,  
    7.模拟结果 m0Uk*~Gz  
    XPi5E"  
    角强度分布
    （参见Sc563_GRIN_Diffuser_3.lpd）
    51s3hX$  
    8.结论 kkT=g^D9j  
     RL"hAUs_1  
     VirtualLab Fusion支持设计GRIN衍射光学元件和全息图。 Pf<BQ*n  
     优化的GRIN元件可以生成任意的二维强度分布。 _>{"vY  
     可以模拟通过x/y平面上任意调制的介质中的光传播。 &xFs0R i(  
    c<)O#i@3/  
     2+\@0j[q  
    QQ：2987619807 \xk8+=/A  
     
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