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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 倒序阅读 楼主  发表于: 2024-10-30
    1.模拟任务 )>+J`NFa  
    j@778fvM\t  
     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。 gg+!e#-X  
     设计包括两个步骤: r(i!".Z  
    - 设计相位函数来生成一个角谱Top Hat分布。 d:GAa   
    - 基于相位调制来计算对应的折射率调制。 wNtPh&  
     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。 YLkdT%  
    !`qw" i  
    K!A;C#b!  
    照明光束参数 227 Z6#CF!  
    /vrjg)fer  
    s& Lyg>>`  
    波长:632.8nm a$2 WL g,  
    激光光束直径(1/e2):700um
    <52)  
    s{@3G8  
    理想输出场参数 bG&vCH;}%  
    T.B} k`$  
    n\'@]qG)Z4  
    直径:1° ,Jqk0cW2  
    分辨率:≤0.03° LvbS")  
    效率:>70% ,mm9X\ '  
    杂散光:<20% iD`>Bt7gD  
    Ua\<oD79]  
    c,FhI~>R  
    2.设计相位函数 vI1UFD D  
    l~j{i/>  
    ;{S7bH'6m  
    OaCp3No  
     相位的设计请参考会话编辑器 QbG`F8dj  
     Sc563_GRIN_Diffuser_1.seditor和优化文档Sc563_GRIN_Diffuser_2.dp。 Zrm!,qs  
     设计没有离散相位级的phase-only传输。 p({)ZU3  
    @$] CC1Y  
    3.计算GRIN扩散器 ly)L%hG  
     GRIN扩散器应该包含一个1mm厚度石英玻璃作为基板,和一个折射率调制的丙烯酸薄层。 NUb:5tL  
     最大折射率调制为△n=+0.05。 n^:Wc[[m  
     最大层厚度如下: g)UYpi?p-}  
    e_z"<yq  
    4.计算折射率调制 :j4i(qcF  
    bP3S{Jt-|  
    从IFTA优化文档中显示优化的传输 ppXt8G3% x  
    ptvM>zw'~g  
     将传输相位转变为实部,通过函数Manipulation→Field Quantity Operations→Move→Phase to Real。 <lFQ4<"m  
    ," ~4l&  
    m~U2 L  
     生成正向函数,通过Manipulation→Amplitude/Real Part Manipulation→Lift Positive函数。 I$vM )+v=  
    Mg^.~8\d e  
    {H$m1=S  
     乘以最大调制折射率(0.05),通过Manipulation→Operation with Constant→Multiply Constant函数。 9G)q U  
    n3LCQ:]T f  
    .p d_SQ~  
     将数据转换成数据阵列:Manipulation→Create Numerical Data Array(参见下一张)。 Ii4lwZnz  
    dt=5 Pnf[y  
    Q?"-[6[v  
    -4!i(^w[m/  
     数据阵列可用于存储折射率调制。 e Zb8x  
     选择在下一个对话框中将实部转化为一个数据阵列图。 MF%>avRj  
     插值应该设置为Nearest Neighbor来得到一个像素化折射率调制。 dab[x@#r>  
    ^d[ s*,i?  
    5.X/Y采样介质 0"O22<K3a  
    UB&)U\hn  
    2 bQC 2  
     GRIN扩散器层将由双界面元件模拟 FMBzTD  
     这个元件可以在平面层和任意折射率调制之间进行模拟。 +w'{I`QIL0  
     元件厚度对应于层厚度12.656μm。 DGllJ_/Z  
     折射率调制由采样x/y调制介质模拟。
    ]&kzIxh  
    Vg^@6zU  
    \JX.)&> -  
    ob3Z I  
     基材丙烯酸的离散数据应该从miscellaneous材料目录中加载。 kH10z~(e  
     折射率调制的数据阵列必须设置到介质中。 \%ZF<sV W  
     应该选择像素化折射率调制。 KN"V(<!)~  
    Q?\rwnW?U  
    (HZzA7eph  
     优化的GRIN介质是周期性结构。 只优化和指定一个单周期。 #Kp/A N5YC  
     介质必须切换到周期模式。周期是1.20764μm×1.20764μm。 ,0=@cJ  
    lY_&P.B  
    6.通过GRIN介质传播 >kJEa8  
    u  teI[Q  
    QX$i ]y%S  
    _a3,Zuv  
     通过折射率调制层传播的传播模型: z9#iU>@  
    - 薄元近似 TXlxnB  
    - 分步光束传播方法。 Y)=89s&t  
     对于这个案例,薄元近似足够准确。 "77 j(Vs9  
     在传播面板上选择传播方法,并且编辑传播设置。 $A/$M\ :  
     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)。 ]c \gUU  
    T;u>]"S  
    7.模拟结果 8yDu(.Q  
    角强度分布
    (参见Sc563_GRIN_Diffuser_3.lpd)
    ZJxUv {J  
    f9Hm2wV  
    8.结论 J}-,!3qxW  
    #sq$i  
     VirtualLab Fusion支持设计GRIN衍射光学元件和全息图。 >/DyR+?>4  
     优化的GRIN元件可以生成任意的二维强度分布。 -$]Tn#`Fb  
     可以模拟通过x/y平面上任意调制的介质中的光传播。
     
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