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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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    在线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 }R2u@%n{  
     b_taC^-l  
     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。 `/+>a8  
     设计包括两个步骤： #:_Kws>+  
    - 设计相位函数来生成一个角谱Top Hat分布。 [|$h*YK  
    - 基于相位调制来计算对应的折射率调制。 ebhXak[w  
     设计相位函数是基于案例DO.002。在开始设计一个梯度折射率扩散器之前，我们迫切地推荐您先阅读这个案例。 RbnVL$c  
    qInR1r<  
    jB2[(  
    照明光束参数 $%d*@ 'c  
    oZgjQM$YP  
    H%td hu\e  
    波长：632.8nm F/{!tx  
    激光光束直径（1/e2）：700um
     ?l{nk5,?-Y  
    rs[T=CQ  
    理想输出场参数 M|h3Wt~7  
    %sP*=5?vA  
    9cF[seE"0  
    直径：1° (ZZ8L-s  
    分辨率：≤0.03° IEi^kJflU  
    效率：>70% _TZRVa_  
    杂散光：<20% .`eN8Dl1  
     \}b%E'+_T  
    dZ@63a>>@  
    2.设计相位函数 iYoMO["X  
    FW4<5~'  
    </z Eg3F\  
    \M^bD4';>  
     相位的设计请参考会话编辑器 M%m4i9~!?  
     Sc563_GRIN_Diffuser_1.seditor和优化文档Sc563_GRIN_Diffuser_2.dp。 @": ^)87  
     设计没有离散相位级的phase-only传输。 J*M>6Q.)  
     #;e:A8IQ  
    3.计算GRIN扩散器 H1 ./x6Hr  
     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。 8nV+e~-w  
     最大折射率调制为△n=+0.05。 CA~-rv  
     最大层厚度如下： 4D4j7  
    u6JM]kR  
    4.计算折射率调制 7?_CcRe  
    &h/X ku&0  
    从IFTA优化文档中显示优化的传输 #\OA)`U  
    PJH&  
     将传输相位转变为实部，通过函数Manipulation→Field Quantity Operations→Move→Phase to Real。 ZFL~;_r  
    #*Ctwl,T  
    f ;n3&e0eC  
     生成正向函数，通过Manipulation→Amplitude/Real Part Manipulation→Lift Positive函数。 F JyT+  
    +mn[5Y}:  
    zrb}_  
     乘以最大调制折射率（0.05），通过Manipulation→Operation with Constant→Multiply Constant函数。 I efn$  
     ?e 4/p  
    eSq.GtI  
     将数据转换成数据阵列：Manipulation→Create Numerical Data Array（参见下一张）。  \4fQMG  
    9yP;@y*d  
    3!]rmZ-W  
    %.|@]!C  
     数据阵列可用于存储折射率调制。 ' `Hr}  
     选择在下一个对话框中将实部转化为一个数据阵列图。 VOLj>w  
     插值应该设置为Nearest Neighbor来得到一个像素化折射率调制。 NzvXN1_%  
    f@!.mDm]  
    5.X/Y采样介质     P&Vv/D  
    d2$IH#~9B  
    #H~64/  
     GRIN扩散器层将由双界面元件模拟。 s~X%Y<9l  
     这个元件可以在平面层和任意折射率调制之间进行模拟。 >hIu2jm  
     元件厚度对应于层厚度12.656μm。 ]Y&VT7+Z  
     折射率调制由采样x/y调制介质模拟。 9->if/r,o  
    eHUOU>&P]  
    r~['VhI!;E  
    (E1~H0^  
     基材丙烯酸的离散数据应该从miscellaneous材料目录中加载。 1 'Dai`  
     折射率调制的数据阵列必须设置到介质中。 8}:nGK|kx  
     应该选择像素化折射率调制。 %xLh Z\  
    9\(| D#  
    $6IJ P\  
     优化的GRIN介质是周期性结构。 )^hbsMhO  
     只优化和指定一个单周期。 }jPSUdo  
     介质必须切换到周期模式。周期是 N;%6:I./  
    1.20764μm×1.20764μm。     >vsqG=x  
    !&E-}}<  
    6.通过GRIN介质传播 y@yD5$/  
    Y'X%Aw;`  
    j?QDR  
    w0unS`\4  
     通过折射率调制层传播的传播模型： ^-'fW7[m  
    - 薄元近似 lyhiFkO iH  
    - 分步光束传播方法。 Wd ELV3  
     对于这个案例，薄元近似足够准确。 l'E6CL}@[  
     在传播面板上选择传播方法，并且编辑传播设置。 I q.*8Oc  
     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）。 fc>L K7M  
      %;!.n{X  
    7.模拟结果 _@/8gPT*i  
    dAj$1Ke  
    角强度分布
    （参见Sc563_GRIN_Diffuser_3.lpd）
    8q7b_Pq1U  
    8.结论 TD_Oo-+\  
     ,R|BG  
     VirtualLab Fusion支持设计GRIN衍射光学元件和全息图。 g9F?z2^  
     优化的GRIN元件可以生成任意的二维强度分布。 2:ylv<\$  
     可以模拟通过x/y平面上任意调制的介质中的光传播。 C7AUsYM  
     
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