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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 JyY-@GF  
    ^| L@f  
     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。 h0ufl.N_%  
     设计包括两个步骤: =Jd ('r  
    - 设计相位函数来生成一个角谱Top Hat分布。 I^*&u,  
    - 基于相位调制来计算对应的折射率调制。 O)78 iEXi|  
     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。 G:NI+E"]  
    hce *G@b  
    <RfPd+</  
    照明光束参数 #;59THdtPk  
    pBV_'A}ioh  
    c|8[$_2  
    波长:632.8nm / E~)xgPM<  
    激光光束直径(1/e2):700um
    z yyt`  
    v|:2U8YREf  
    理想输出场参数 !P X`sIkT  
    al<[iZ  
    9Ml^\|  
    直径:1° ^a&-GhX;  
    分辨率:≤0.03° Te=[tx~x  
    效率:>70% V3 j1M?>  
    杂散光:<20% 1oq5|2p  
    $Fx:w  
    \~|+*^e)  
    2.设计相位函数 Gq_rZo(@  
    ?}4 =A&][  
    S&]AIG)  
    {[~cQgCI  
     相位的设计请参考会话编辑器 ^.5`jdk  
     Sc563_GRIN_Diffuser_1.seditor和优化文档Sc563_GRIN_Diffuser_2.dp。 PMER~}^  
     设计没有离散相位级的phase-only传输。 #-b0U[,.  
    7#K%Bo2pG  
    3.计算GRIN扩散器 =\;yxl  
     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。 w E^6DNh  
     最大折射率调制为△n=+0.05。 $^|I?5xD  
     最大层厚度如下: y{CyjYpz^  
    H'N$Vv2q  
    4.计算折射率调制 TX7B(JZD  
    #jdo54-  
    从IFTA优化文档中显示优化的传输 "/ G^+u  
    Jj=0{(X  
     将传输相位转变为实部,通过函数Manipulation→Field Quantity Operations→Move→Phase to Real。 &?\'Z~B4  
    !Z +4FwF  
    ].Mr&@  
     生成正向函数,通过Manipulation→Amplitude/Real Part Manipulation→Lift Positive函数。  wfr+-  
    Wez"E2J`  
    r83chR9  
     乘以最大调制折射率(0.05),通过Manipulation→Operation with Constant→Multiply Constant函数。 N\ nr  
    9Yih%d,  
    ;4DqtR"7Y  
     将数据转换成数据阵列:Manipulation→Create Numerical Data Array(参见下一张)。 "YLH]9"=  
    Xq"@Z  
    =Kdd+g!  
    A#&Q(g\YE  
     数据阵列可用于存储折射率调制。 tEEeek(!  
     选择在下一个对话框中将实部转化为一个数据阵列图。 o(iv=(o  
     插值应该设置为Nearest Neighbor来得到一个像素化折射率调制。 Q}# 5mf&cD  
    lLD-QO}/  
    5.X/Y采样介质 @o&.]FZs  
    <YU+W"jQT  
    xsjJ8>G  
     GRIN扩散器层将由双界面元件模拟 \Kh@P*7  
     这个元件可以在平面层和任意折射率调制之间进行模拟。 BPAz.K Q  
     元件厚度对应于层厚度12.656μm。 _y~H#r9:  
     折射率调制由采样x/y调制介质模拟。
    joaf0  
    >?b<)Q*<  
    A)I4 `3E  
    n7UZ&ab  
     基材丙烯酸的离散数据应该从miscellaneous材料目录中加载。 FQNw89g  
     折射率调制的数据阵列必须设置到介质中。 x!rHkuH~  
     应该选择像素化折射率调制。 eM)E3~K:2  
    HA}pr6Z  
    6*@\Qsp615  
     优化的GRIN介质是周期性结构。 只优化和指定一个单周期。 :/e= J  
     介质必须切换到周期模式。周期是1.20764μm×1.20764μm。 3wRk -sl  
    Wj N0KA  
    6.通过GRIN介质传播 ![O@{/  
    Y,1sNg  
    BaSNr6 YW  
    gemjLuf  
     通过折射率调制层传播的传播模型: 9A]XuPAlh  
    - 薄元近似 )IIQ{SwQq  
    - 分步光束传播方法。 {,r7dxI)`  
     对于这个案例,薄元近似足够准确。 mi~ BdBv  
     在传播面板上选择传播方法,并且编辑传播设置。 @&f3zq  
     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)。 oYWcX9R  
    C9oF*{  
    7.模拟结果 Kgi| 7w  
    角强度分布
    (参见Sc563_GRIN_Diffuser_3.lpd)
    i?^C c\gH  
    U'i L|JRF  
    8.结论 o!Vs{RRu}  
    ,Mwyk1:xix  
     VirtualLab Fusion支持设计GRIN衍射光学元件和全息图。 r.e,!Bs  
     优化的GRIN元件可以生成任意的二维强度分布。 Ln;jB&t  
     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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