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    [技术]设计和分析GRIN扩散器(完整) [复制链接]

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    只看楼主 正序阅读 楼主  发表于: 2023-03-21
    1.模拟任务 D6EqJ,~  
    !,*Uvs@b  
     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。 u 0 K1n_  
     设计包括两个步骤: 1mx;b)4t  
    - 设计相位函数来生成一个角谱Top Hat分布。 /{Z<!7u;U  
    - 基于相位调制来计算对应的折射率调制。 -"xC\R  
     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。 I>>X-}  
    w1= f\  
    hud'@O"R+  
    照明光束参数 X|60W  
    p vu% p8  
    "04:1J`  
    波长:632.8nm 6x8lnXtA  
    激光光束直径(1/e2):700um
    'W[Nr  
    @OC*:?!4  
    理想输出场参数 .r-kH&)"GU  
    A2B]E,JMp  
    w)gMJX/0yw  
    直径:1° ]tEH`Kl  
    分辨率:≤0.03° e?dR'*-z  
    效率:>70% Uql7s:!,U  
    杂散光:<20% hQDl&A  
    e\]CZ5hs3  
    E~,Wpl}  
    2.设计相位函数 jt&rOPL7  
    o31pF  
    8#a2 kR<b  
    QWK\6  
     相位的设计请参考会话编辑器 Vj_z"t7q  
     Sc563_GRIN_Diffuser_1.seditor和优化文档Sc563_GRIN_Diffuser_2.dp。 Oxh . &  
     设计没有离散相位级的phase-only传输。 2iWxx:e  
    A#w*r-P  
    3.计算GRIN扩散器 >zv}59M  
     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。 yrR,7v J  
     最大折射率调制为△n=+0.05。 /f,*|  
     最大层厚度如下: IQ9Rvnna  
    0 oHnam  
    4.计算折射率调制 Y; q['h  
    qg8T}y>  
    从IFTA优化文档中显示优化的传输 1=Q3WMT  
    0bR})}a+Yg  
     将传输相位转变为实部,通过函数Manipulation→Field Quantity Operations→Move→Phase to Real。 u-~?ylh  
    'FGf#l<  
    irzWk3@:  
     生成正向函数,通过Manipulation→Amplitude/Real Part Manipulation→Lift Positive函数。 ,"4  
    `T$CUlt6  
    GvD{I;  
     乘以最大调制折射率(0.05),通过Manipulation→Operation with Constant→Multiply Constant函数。 l":Z. J  
    {@<EVw  
    9vz"rHV  
     将数据转换成数据阵列:Manipulation→Create Numerical Data Array(参见下一张)。 0p ZX_L'  
    ;=?KQq f  
    uVV;"LVK~  
    rfc;   
     数据阵列可用于存储折射率调制。 4w0Y(y  
     选择在下一个对话框中将实部转化为一个数据阵列图。 8{J{)gF  
     插值应该设置为Nearest Neighbor来得到一个像素化折射率调制。 o_ SR  
    %NfbgJcL_  
    5.X/Y采样介质
    !l1ycQM  
    i^u5j\pfY*  
    ` Ui|T  
     GRIN扩散器层将由双界面元件模拟 -OV!56&  
     这个元件可以在平面层和任意折射率调制之间进行模拟。 6/eh~ME=  
     元件厚度对应于层厚度12.656μm。 j`kw2(  
     折射率调制由采样x/y调制介质模拟。 )]C7+{ImC  
    ^H UNq[sQ  
    B*j AD2  
    l*C(FPw4  
     基材丙烯酸的离散数据应该从miscellaneous材料目录中加载。 sDvtk]4o-4  
     折射率调制的数据阵列必须设置到介质中。 !&OybjQ  
     应该选择像素化折射率调制。 J^ BC  
    EBPm7{&0|  
    ^3  '7  
     优化的GRIN介质是周期性结构。 ^8r4tX  
     只优化和指定一个单周期。 GT} =(sD L  
     介质必须切换到周期模式。周期是 N!&$fhY)  
    1.20764μm×1.20764μm。
    +c^[[ K"  
    6Q.6  
    6.通过GRIN介质传播 nWAx!0G  
    ?1u2P$d  
    I`e |[k2  
    Dk XB  
     通过折射率调制层传播的传播模型: ngoAFb  
    - 薄元近似 {qHf%y&[  
    - 分步光束传播方法。 F&om^G'U  
     对于这个案例,薄元近似足够准确。 l|P(S(ikh  
     在传播面板上选择传播方法,并且编辑传播设置。 H%:~&_D  
     场采样必须设置为手动模式并且采样距离为4.5μm(半像素尺寸)。 sOBy)vq?\  
    m# ]VdO'f  
    7.模拟结果 J9 iQW  
    f._FwD  
    角强度分布
    (参见Sc563_GRIN_Diffuser_3.lpd)
    RRGCO+)*  
    8.结论 ?lYi![.o  
    wZA(><\  
     VirtualLab Fusion支持设计GRIN衍射光学元件和全息图。 x !o>zT\  
     优化的GRIN元件可以生成任意的二维强度分布。 Gmi$Nl!~  
     可以模拟通过x/y平面上任意调制的介质中的光传播。 E|jbbCZy2  
     
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