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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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    离线infotek
    科学家
     
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    只看楼主 倒序阅读 楼主  发表于: 2023-03-21
    1.模拟任务 ~{oM&I|d8  
     Q_qc_IcM y  
     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。 og!Uq]U/y  
     设计包括两个步骤： !SKEL6~7  
    - 设计相位函数来生成一个角谱Top Hat分布。  ,`)!K}2  
    - 基于相位调制来计算对应的折射率调制。 d|w% F=  
     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。 gey`HhZp)  
    |'b=xeH.^<  
    [uW{Ap~2  
    照明光束参数 0 B>{31)  
    jvCk+n[  
    )nTOIfP2  
    波长：632.8nm ?UQE;0 B  
    激光光束直径（1/e2）：700um
     \P+lb-~\"  
    )!e-5O49r  
    理想输出场参数 DpoRR`  
    N:Q}Lil  
    %v4/.4sR,;  
    直径：1° sGc4^Z%l?  
    分辨率：≤0.03° ;HgV(d#X  
    效率：>70% r[JgCj+$&  
    杂散光：<20% 5<Xq7|Jt  
     ie=tM'fb  
    b_z;^y~  
    2.设计相位函数 %koHTWT+  
    l X;2~iW{/  
    7.hn@_  
    VD<W  
     相位的设计请参考会话编辑器 *R0Ae 4  
     Sc563_GRIN_Diffuser_1.seditor和优化文档Sc563_GRIN_Diffuser_2.dp。 Y*dzoN.sW  
     设计没有离散相位级的phase-only传输。 RiIJ#:6+^I  
     W,}HQ  
    3.计算GRIN扩散器 YJ_LD6PL9  
     GRIN扩散器应该包含一个1mm厚度石英玻璃作为基板，和一个折射率调制的丙烯酸薄层。 :(!il?  
     最大折射率调制为△n=+0.05。 5kofO  
     最大层厚度如下： e{>X2UNW  
    qR--lvO  
    4.计算折射率调制 qWfG@hn  
    ?s dVd  
    从IFTA优化文档中显示优化的传输 A|O7W|"W  
    #y~^!fdp9  
     将传输相位转变为实部，通过函数Manipulation→Field Quantity Operations→Move→Phase to Real。 gV9 1=Pj  
    (B}+uI{  
    HUfH/x3zj]  
     生成正向函数，通过Manipulation→Amplitude/Real Part Manipulation→Lift Positive函数。 CZS{^6Ye  
    l+*^P'0u  
    !gWV4vC  
     乘以最大调制折射率（0.05），通过Manipulation→Operation with Constant→Multiply Constant函数。 fj[B,ua  
     x%jJvwb^|  
    \8'fy\  
     将数据转换成数据阵列：Manipulation→Create Numerical Data Array（参见下一张）。 )ZEUD] X  
    |nk&ir6  
    Mp:tcy,*  
    .Qn54tS0q  
     数据阵列可用于存储折射率调制。 ,q]W i#  
     选择在下一个对话框中将实部转化为一个数据阵列图。 .>Gq/[c0|  
     插值应该设置为Nearest Neighbor来得到一个像素化折射率调制。 /o*r[g7<  
    .#2YJ~  
    5.X/Y采样介质     :[ F`tDL  
    3U!\5Nsby  
    -%I]Q9  
     GRIN扩散器层将由双界面元件模拟。 *Sm$FMWQ  
     这个元件可以在平面层和任意折射率调制之间进行模拟。 T9osueh4  
     元件厚度对应于层厚度12.656μm。 =cs;avtL  
     折射率调制由采样x/y调制介质模拟。 K{%}kUj>  
    (`>RwooE  
    ZTfs&5  
    ]j(2FM)#  
     基材丙烯酸的离散数据应该从miscellaneous材料目录中加载。 R%Gh4y\nF  
     折射率调制的数据阵列必须设置到介质中。 6] <~0{  
     应该选择像素化折射率调制。 =toqEm~  
    q+>J'UGb  
    )2C_6eR  
     优化的GRIN介质是周期性结构。 q g?q|W  
     只优化和指定一个单周期。 TL ;2,@H`  
     介质必须切换到周期模式。周期是 X3NHQMI   
    1.20764μm×1.20764μm。     7SE\(K=<%  
    _%Sorr  
    6.通过GRIN介质传播 .Wv2aJq  
    vz</|s  
    L1D{LzlBti  
    -9Wx;u4]o  
     通过折射率调制层传播的传播模型： O,>1GKw"\  
    - 薄元近似 I2hX;pk,  
    - 分步光束传播方法。 H[#s&Fk2  
     对于这个案例，薄元近似足够准确。 JEL =,0J  
     在传播面板上选择传播方法，并且编辑传播设置。 6TvlK*<r=  
     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）。 `VCU`Y  
     WHk/Rg%<  
    7.模拟结果 h7c8K)ntnf  
    Nc:, [8{l  
    角强度分布
    （参见Sc563_GRIN_Diffuser_3.lpd）
    Fy3&Emu  
    8.结论 ??5qR8n.  
     .9_]8 T  
     VirtualLab Fusion支持设计GRIN衍射光学元件和全息图。 oqH811  
     优化的GRIN元件可以生成任意的二维强度分布。 F2WUG  
     可以模拟通过x/y平面上任意调制的介质中的光传播。 PdcF  
     
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