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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 Vz51=?75  
    V=\&eS4^"  
     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。 ATH0n>)  
     设计包括两个步骤: //f[%j*>  
    - 设计相位函数来生成一个角谱Top Hat分布。 F(}d|z@@  
    - 基于相位调制来计算对应的折射率调制。 =i\~][-  
     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。 x-(?^g  
    4|7L26,]5  
    }=;N3Q" #y  
    照明光束参数 Vad(PS0  
    Y Q3%vH5#y  
    Y#3m|b45n  
    波长:632.8nm v )4 kS  
    激光光束直径(1/e2):700um
    HO}aLp  
    q1`uS^3`  
    理想输出场参数 F2OU[Z,-]  
    ,k+jx53XV  
    Oa CkU  
    直径:1° 2mVH*\D  
    分辨率:≤0.03° ^FF{71;  
    效率:>70% IcI y  
    杂散光:<20% v #IC  
    }DY^a'wJ-  
    j+PW9>Uh  
    2.设计相位函数 24>{T5E  
    ~iyd p  
    **dGK_^T0  
    ib*$3Fn~  
     相位的设计请参考会话编辑器 UFC.!t-Z  
     Sc563_GRIN_Diffuser_1.seditor和优化文档Sc563_GRIN_Diffuser_2.dp。 &%C4rAd2  
     设计没有离散相位级的phase-only传输。 >c8zMd  
    ^7~=+0cF]  
    3.计算GRIN扩散器 OCY7Bls4  
     GRIN扩散器应该包含一个1mm厚度石英玻璃作为基板,和一个折射率调制的丙烯酸薄层。 l?Bv9k.^?  
     最大折射率调制为△n=+0.05。 JwxI8Pi*y  
     最大层厚度如下: C7eaioW$  
    1h"0B  
    4.计算折射率调制 X7Cou6r  
    73Tg{~  
    从IFTA优化文档中显示优化的传输 hRtnO|Z6  
    VDCrFZ!]  
     将传输相位转变为实部,通过函数Manipulation→Field Quantity Operations→Move→Phase to Real。 nNq|v=L  
    E!C~*l]wJx  
    (~zdS.  
     生成正向函数,通过Manipulation→Amplitude/Real Part Manipulation→Lift Positive函数。 IgR_p7['.  
    nYTI\f/8v  
    |o|0qG@g  
     乘以最大调制折射率(0.05),通过Manipulation→Operation with Constant→Multiply Constant函数。 ~|R"GloUw  
    S'B7C>i`#N  
    ,`S"nq  
     将数据转换成数据阵列:Manipulation→Create Numerical Data Array(参见下一张)。 dD@T}^j *|  
    M@ ! {m  
    i!ejK6Q  
    'hg, W]  
     数据阵列可用于存储折射率调制。 ?v8B;="#w  
     选择在下一个对话框中将实部转化为一个数据阵列图。 YmNBtGhT  
     插值应该设置为Nearest Neighbor来得到一个像素化折射率调制。 =y[eQS$  
    j;J4]]R;o  
    5.X/Y采样介质
    qf(!3  
    lf[ (  
    .'L@$]!G  
     GRIN扩散器层将由双界面元件模拟 ^h4Q2Mv o  
     这个元件可以在平面层和任意折射率调制之间进行模拟。 [{f{E  
     元件厚度对应于层厚度12.656μm。 i,$*+2Z  
     折射率调制由采样x/y调制介质模拟。 9Z6O{ >  
    oC^-" (#  
    V~NS<!+q  
    f:=q=i  
     基材丙烯酸的离散数据应该从miscellaneous材料目录中加载。 |!flR? OU  
     折射率调制的数据阵列必须设置到介质中。 rR^VW^|f  
     应该选择像素化折射率调制。 6 @'v6 1'  
    %(,JBa:G  
    pU<->d;->  
     优化的GRIN介质是周期性结构。 e nDjP  
     只优化和指定一个单周期。 M5[AA/@  
     介质必须切换到周期模式。周期是 +c+#InsY  
    1.20764μm×1.20764μm。
    p`T7Y\\#!  
    h9 [ov)  
    6.通过GRIN介质传播 uRxo,.}c  
    `?2S4lN/  
    G'#a&6  
    bUU_NqUf*3  
     通过折射率调制层传播的传播模型: Wd3/Y/MD  
    - 薄元近似 oju4.1  
    - 分步光束传播方法。 2{| U  
     对于这个案例,薄元近似足够准确。 ;~tKNytD`B  
     在传播面板上选择传播方法,并且编辑传播设置。 Y GvtG U-  
     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)。 *^}(LoPZ  
    AL3zE=BL  
    7.模拟结果 s-3vp   
    v>;6pcp[F  
    角强度分布
    (参见Sc563_GRIN_Diffuser_3.lpd)
    xpRQ"6  
    8.结论 gdNEMT  
    s{'r'`z.  
     VirtualLab Fusion支持设计GRIN衍射光学元件和全息图。 F3;UH%L1  
     优化的GRIN元件可以生成任意的二维强度分布。 lk)38.  
     可以模拟通过x/y平面上任意调制的介质中的光传播。 'HH[[9Q  
     
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