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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 t$A%*JBKm  
    U )l,'y2  
     本教程将介绍设计和分析生成Top Hat图案的折射率调制扩散器图层。 qfK`MhA}  
     设计包括两个步骤: hWT[L.>k  
    - 设计相位函数来生成一个角谱Top Hat分布。 cdG |m[  
    - 基于相位调制来计算对应的折射率调制。 m q{];  
     设计相位函数是基于案例DO.002。在开始设计一个梯度折射率扩散器之前,我们迫切地推荐您先阅读这个案例。 V 2i@.@$j  
    7g(F#T?;'  
    =<NljOR4`  
    照明光束参数 cg*)0U-_(  
    FN%m0"/Z{t  
    Ie4hhW  
    波长:632.8nm [fKUyIY_  
    激光光束直径(1/e2):700um
    !Z5[QNVaV  
    ~I799Xi  
    理想输出场参数 e&qh9mlE  
    ,i,q!M{-  
    &ZX{R#[L  
    直径:1° r?*NhLG ;  
    分辨率:≤0.03° EB_NK  
    效率:>70% y:h}z).  
    杂散光:<20% C,pJ`:P  
    0#YX=vjX7  
    OLvcivf  
    2.设计相位函数 @;H,gEH^  
    OKvPL=~  
    rJ!{/3e  
    Eyh51IB.  
     相位的设计请参考会话编辑器 =T7A]U]  
     Sc563_GRIN_Diffuser_1.seditor和优化文档Sc563_GRIN_Diffuser_2.dp。 ^=^z1M 2P  
     设计没有离散相位级的phase-only传输。 *mMEl]+  
    _+^ 2^TW  
    3.计算GRIN扩散器 0sh/|`\  
     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。 p!<$vE  
     最大折射率调制为△n=+0.05。 nYt/U\n!  
     最大层厚度如下: h'$ 9C  
    Xe^Cn R  
    4.计算折射率调制 d'|, [p  
    ]wWPXx[>/  
    从IFTA优化文档中显示优化的传输 )5.C]4jol  
    LT,?$I  
     将传输相位转变为实部,通过函数Manipulation→Field Quantity Operations→Move→Phase to Real。 A,) VM9M_l  
    Eb=#9f%y>&  
    4L73]3&  
     生成正向函数,通过Manipulation→Amplitude/Real Part Manipulation→Lift Positive函数。 60)iw4<wf  
    D Kw*~0  
    l?q%?v8  
     乘以最大调制折射率(0.05),通过Manipulation→Operation with Constant→Multiply Constant函数。 4j!]:ra  
    &k1T08C*  
    ) 9oH,gZ  
     将数据转换成数据阵列:Manipulation→Create Numerical Data Array(参见下一张)。 03iv3/{H  
    E3*\ ^Q_  
    $L2%u8}8:  
    i9D0]3/>  
     数据阵列可用于存储折射率调制。 j}AFE  
     选择在下一个对话框中将实部转化为一个数据阵列图。 d.2mT?`#  
     插值应该设置为Nearest Neighbor来得到一个像素化折射率调制。 `W-&0|%Ta  
    )Y8",Ig  
    5.X/Y采样介质 XZ/[v8  
    @Kgl%[NmX  
    P@]8pIB0d^  
     GRIN扩散器层将由双界面元件模拟 @y/wEBb  
     这个元件可以在平面层和任意折射率调制之间进行模拟。 eJo3 MK  
     元件厚度对应于层厚度12.656μm。 NKmoG\*  
     折射率调制由采样x/y调制介质模拟。
    -.|4Y#b:&  
    z 8*8OWM  
    P\&! ]  
    C P3<1~  
     基材丙烯酸的离散数据应该从miscellaneous材料目录中加载。 i#%a-I:M  
     折射率调制的数据阵列必须设置到介质中。 & ``d  
     应该选择像素化折射率调制。 QQpP#F|w  
    t nS+5F  
    5eA8niq#  
     优化的GRIN介质是周期性结构。 只优化和指定一个单周期。 IjfxR mV  
     介质必须切换到周期模式。周期是1.20764μm×1.20764μm。 }elH75[64  
    )!Bd6-  
    6.通过GRIN介质传播 Z h/Uu6  
    "W#t;;9Wz  
    ((rv]f{  
    NA.1QQ ;e  
     通过折射率调制层传播的传播模型: w~@-9<^K]v  
    - 薄元近似 P=5NKg  
    - 分步光束传播方法。  YOAn4]j  
     对于这个案例,薄元近似足够准确。 Sc]P<F7N]  
     在传播面板上选择传播方法,并且编辑传播设置。 dtAbc7  
     场采样必须设置为手动模式并且采样距离为4.5μm(半像素尺寸)。 RAjkH`  
    WM)F0@"  
    7.模拟结果 @wq#>bm  
    角强度分布
    (参见Sc563_GRIN_Diffuser_3.lpd)
    i%#$*  
    {NCF6M k  
    8.结论 w18RA#Zo/  
    b59{)u4F  
     VirtualLab Fusion支持设计GRIN衍射光学元件和全息图。 6TH!vuQ1(  
     优化的GRIN元件可以生成任意的二维强度分布。 L z\UZeq  
     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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