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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 k5S;G"i J  
    +NPL.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。 F<* /J]  
     设计包括两个步骤: 3^o(\=-JX  
    - 设计相位函数来生成一个角谱Top Hat分布。 RehmVkT  
    - 基于相位调制来计算对应的折射率调制。 6$k#B ~~  
     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。 ebk>e*  
    IK2da@V  
    gpV4qDXV  
    照明光束参数 \3 SY2g8+  
    >H;i#!9,  
    XQ]K,# i  
    波长:632.8nm  ?.?)5 &4  
    激光光束直径(1/e2):700um
    $xbC^ k  
    7=l~fKu  
    理想输出场参数 p27Dc wov  
    Hy.u6Jt*/  
    } e[ E  
    直径:1° 0WUBj:@g  
    分辨率:≤0.03° _ .vG)  
    效率:>70% ,"%C.9a  
    杂散光:<20% ^{+ry<rS>  
    pp"X0  
    4era5=  
    2.设计相位函数 2}vibDq p  
    KUI{Z I  
    m!V,W*RNr  
    + Iyyk02V  
     相位的设计请参考会话编辑器 TjW!-s?S  
     Sc563_GRIN_Diffuser_1.seditor和优化文档Sc563_GRIN_Diffuser_2.dp。 uwNJM  
     设计没有离散相位级的phase-only传输。 ]&*POri&  
    Ds`e-X)O;\  
    3.计算GRIN扩散器 -H-U8/WC  
     GRIN扩散器应该包含一个1mm厚度石英玻璃作为基板,和一个折射率调制的丙烯酸薄层。 )pWgt5:7~  
     最大折射率调制为△n=+0.05。 !7N:cx'Qy  
     最大层厚度如下: E'QAsU8pP  
    FOTe, F.8  
    4.计算折射率调制 R|st<P  
    kuEXNi1l  
    从IFTA优化文档中显示优化的传输 UUt"8]@[  
    F \:~^`  
     将传输相位转变为实部,通过函数Manipulation→Field Quantity Operations→Move→Phase to Real。 37U8<  
    `0d 0T~  
    V*p[6{U0  
     生成正向函数,通过Manipulation→Amplitude/Real Part Manipulation→Lift Positive函数。 y~9wxK  
    )@g[aRFa  
    b;i*}4h!  
     乘以最大调制折射率(0.05),通过Manipulation→Operation with Constant→Multiply Constant函数。 8em'7hR9  
    o=m5AUe?J  
    'n &p5%  
     将数据转换成数据阵列:Manipulation→Create Numerical Data Array(参见下一张)。 t>bzo6cj  
    iQG!-.aX  
    H,7='n7"  
    X|of87  
     数据阵列可用于存储折射率调制。 9 [eiN  
     选择在下一个对话框中将实部转化为一个数据阵列图。 S:xXD^n#H  
     插值应该设置为Nearest Neighbor来得到一个像素化折射率调制。 ,1 -%C)  
    14,)JZN  
    5.X/Y采样介质 {]CZgqE{  
    q\fbrv%I4  
    ]iV ]7g8:  
     GRIN扩散器层将由双界面元件模拟 Hv/C40uM-  
     这个元件可以在平面层和任意折射率调制之间进行模拟。 (XZ[-M7  
     元件厚度对应于层厚度12.656μm。 e{)giJY9  
     折射率调制由采样x/y调制介质模拟。
    1c$pz:$vX  
    V.~kG ,Ht  
    \8{SQ%  
    ?JuJu1  
     基材丙烯酸的离散数据应该从miscellaneous材料目录中加载。 1$*8F  
     折射率调制的数据阵列必须设置到介质中。 +t7HlAXB#  
     应该选择像素化折射率调制。 579Q&|L.  
    x\yM|WGL  
    > X~\(|EM  
     优化的GRIN介质是周期性结构。 只优化和指定一个单周期。 _}{KS, f]0  
     介质必须切换到周期模式。周期是1.20764μm×1.20764μm。 ZU\$x<,  
    WIWo4[(  
    6.通过GRIN介质传播 ]3,'U(!+  
    !r/i<~'Bx  
    [@K'}\U^+  
    Y>$5j}K  
     通过折射率调制层传播的传播模型: rZI63S  
    - 薄元近似 %`C e#b()'  
    - 分步光束传播方法。 (B#FLoK  
     对于这个案例,薄元近似足够准确。 lxn/97rA  
     在传播面板上选择传播方法,并且编辑传播设置。 htB2?%S=T  
     场采样必须设置为手动模式并且采样距离为4.5μm(半像素尺寸)。 ]OpGD5jZ  
    HNZ$CaJh  
    7.模拟结果 E~y8X9HZ)  
    角强度分布
    (参见Sc563_GRIN_Diffuser_3.lpd)
    XDK Me}  
    ekx(i QA  
    8.结论 <@J$hs9s  
    g ~<[;6&{  
     VirtualLab Fusion支持设计GRIN衍射光学元件和全息图。 w,1N ;R&  
     优化的GRIN元件可以生成任意的二维强度分布。 !.h{/37]  
     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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