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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 ~.%HZzR6&  
    /!?LBtqy  
     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。 MY@&^71i4  
     设计包括两个步骤: zd=O;T;.  
    - 设计相位函数来生成一个角谱Top Hat分布。 _rwJ: r  
    - 基于相位调制来计算对应的折射率调制。 RTm/-6[N  
     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。  L\PmT  
    c[,h|~K/_?  
    2aM7zP[Z  
    照明光束参数 R2Fjv@Egk  
    l&qnqmW<  
    FzJ7 OE |  
    波长:632.8nm ;ItH2Lw<&  
    激光光束直径(1/e2):700um
    CP~ZIIip"  
    LTTMa-]Yy  
    理想输出场参数 ;KlYiu  
    aaR& -M@  
    h)HEexyRg  
    直径:1° -[=eVS.2%  
    分辨率:≤0.03° 5.9<g>C  
    效率:>70% Mqr_w!8d  
    杂散光:<20% u S1O-Q>  
     }~/b%^  
    }uZs)UQ|$  
    2.设计相位函数 RSp wU;o6z  
    "B_3<RSL  
    [k6I#v<&  
    nF,F#V8l  
     相位的设计请参考会话编辑器 Tnp P'  
     Sc563_GRIN_Diffuser_1.seditor和优化文档Sc563_GRIN_Diffuser_2.dp。 Qn!mS[l  
     设计没有离散相位级的phase-only传输。 lT|Gkm<G  
    N*o{BboK;  
    3.计算GRIN扩散器 3f[Yk# "  
     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。 )XN_|zCk  
     最大折射率调制为△n=+0.05。 !ZYPz}&N_  
     最大层厚度如下: =&bI-  
    S(zp_  
    4.计算折射率调制 }5;4'l8  
    6:ettdj  
    从IFTA优化文档中显示优化的传输 /4&gA5BS]  
    -]Z7^  
     将传输相位转变为实部,通过函数Manipulation→Field Quantity Operations→Move→Phase to Real。 R~\R>\  
    [7Lr"  
    QqA=QTZ}  
     生成正向函数,通过Manipulation→Amplitude/Real Part Manipulation→Lift Positive函数。 e&}W#  
    hmu>s'  
    .^Sgl o  
     乘以最大调制折射率(0.05),通过Manipulation→Operation with Constant→Multiply Constant函数。 ubcB <=xb  
    n)e2?  
    @+gr/Pul^  
     将数据转换成数据阵列:Manipulation→Create Numerical Data Array(参见下一张)。 v675C#l(  
    .XJ'2yKof  
    6 c_#"4  
    UMoj9/-  
     数据阵列可用于存储折射率调制。 Q(bOar5  
     选择在下一个对话框中将实部转化为一个数据阵列图。 Q^(CqQo!<  
     插值应该设置为Nearest Neighbor来得到一个像素化折射率调制。 8xPt1Sotq[  
    ]r Uj<[O  
    5.X/Y采样介质 0k]ApW  
    6"Uu;Q  
    t'n@yX_  
     GRIN扩散器层将由双界面元件模拟 vK',!1]y  
     这个元件可以在平面层和任意折射率调制之间进行模拟。 5\+*ml  
     元件厚度对应于层厚度12.656μm。 Xs0)4U  
     折射率调制由采样x/y调制介质模拟。
    x4MmBVqp  
    }[AaI #  
    XF!L.'zH  
    |oY{TQ<<d  
     基材丙烯酸的离散数据应该从miscellaneous材料目录中加载。 lsz3'!%Y)  
     折射率调制的数据阵列必须设置到介质中。 UA>=# $  
     应该选择像素化折射率调制。 -?Cr&!*B  
    m2PUU/8B/  
    >y3FU1w5d  
     优化的GRIN介质是周期性结构。 只优化和指定一个单周期。 ${f<}  
     介质必须切换到周期模式。周期是1.20764μm×1.20764μm。 fAs b:P  
    S!(3-{nC  
    6.通过GRIN介质传播 TSB2]uH  
    &jE\D^>ko  
    F.[%0b E  
    Tagf7tw4  
     通过折射率调制层传播的传播模型: _@DOH2 lXJ  
    - 薄元近似 scg&"s  
    - 分步光束传播方法。 6TP /0o)  
     对于这个案例,薄元近似足够准确。 -D`1z?zHra  
     在传播面板上选择传播方法,并且编辑传播设置。 L@N %S Sf  
     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)。 &6eo;8 `U  
    EF0v!XW  
    7.模拟结果 Pb5yz-?  
    角强度分布
    (参见Sc563_GRIN_Diffuser_3.lpd)
    F Z"n6hWA  
    }y(t')=9  
    8.结论 w!F>fcm  
    AO-5>r  
     VirtualLab Fusion支持设计GRIN衍射光学元件和全息图。 ;UQGi}?CD  
     优化的GRIN元件可以生成任意的二维强度分布。 ? i{?Q,  
     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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