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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 JO6)-U$7UG  
    hy"\RW  
     本教程将介绍设计和分析生成Top Hat图案的折射率调制扩散器图层。 Od,qbU4O  
     设计包括两个步骤: @O^6&\s>  
    - 设计相位函数来生成一个角谱Top Hat分布。 57  
    - 基于相位调制来计算对应的折射率调制。 ,S]7 'UP  
     设计相位函数是基于案例DO.002。在开始设计一个梯度折射率扩散器之前,我们迫切地推荐您先阅读这个案例。 =R$u[~Xl2X  
    )W _v:?A9  
    Tqn@P  
    照明光束参数 Ig0VW)@  
    w-L=LWL\  
    q ,]L$  
    波长:632.8nm ra gXn  
    激光光束直径(1/e2):700um
    mLLDE;7|}  
    8\A#CQ5b  
    理想输出场参数 sLT3Y}IO  
    uo%)1NS!  
    hH8oyIC  
    直径:1° 7CURhDdk  
    分辨率:≤0.03° ~YWQ2]  
    效率:>70% 6H WE~`ok6  
    杂散光:<20% lE(HFal0-(  
    xHLlMn4M  
    ShP^A"Do  
    2.设计相位函数 ~H<6gN<j(.  
    czgO ;3-C  
    9`X\6s  
    [uN? ~lp\%  
     相位的设计请参考会话编辑器 u(F_oZ~  
     Sc563_GRIN_Diffuser_1.seditor和优化文档Sc563_GRIN_Diffuser_2.dp。 bUdLs.:  
     设计没有离散相位级的phase-only传输。 0#Y5_i|p  
    :vQrOn18p  
    3.计算GRIN扩散器 }?_?V&K|  
     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。 sfugY (m  
     最大折射率调制为△n=+0.05。 CXx*_@}MU  
     最大层厚度如下: SBk4_J/_  
    Z4w!p?Wqa  
    4.计算折射率调制 ,pQZ@I\z  
    $2M$?4S/T  
    从IFTA优化文档中显示优化的传输 +`3)oPV)  
    BLf>_b Uk  
     将传输相位转变为实部,通过函数Manipulation→Field Quantity Operations→Move→Phase to Real。 V]e8a"/[{  
    Vl=l?A8  
    m6\E$;`  
     生成正向函数,通过Manipulation→Amplitude/Real Part Manipulation→Lift Positive函数。 B:S>wFE(.  
    jB Z&Ad@e  
    ;LPfXpR  
     乘以最大调制折射率(0.05),通过Manipulation→Operation with Constant→Multiply Constant函数。 pis`$_kmwV  
    Ru!iR#s)!  
    G+"t/?/  
     将数据转换成数据阵列:Manipulation→Create Numerical Data Array(参见下一张)。 DIfaVo/"  
    J~ zUp(>K  
    ;oKZ!ND  
    Sc1 8dC0  
     数据阵列可用于存储折射率调制。 {{D)YldtA  
     选择在下一个对话框中将实部转化为一个数据阵列图。 "W7K"=X  
     插值应该设置为Nearest Neighbor来得到一个像素化折射率调制。 Ls$D$/:q?  
    D4lG[qb  
    5.X/Y采样介质 /h H  
    )D5"ap]fX  
    [" )o.(  
     GRIN扩散器层将由双界面元件模拟 ~IfJwBn-i  
     这个元件可以在平面层和任意折射率调制之间进行模拟。 j<99FW"@e  
     元件厚度对应于层厚度12.656μm。 "ESwA  
     折射率调制由采样x/y调制介质模拟。
    bz2ztH9 n  
    n,V[eW#m'L  
    %G_B^p4  
    Fa Qe_;  
     基材丙烯酸的离散数据应该从miscellaneous材料目录中加载。 r4XK{KHn  
     折射率调制的数据阵列必须设置到介质中。 Is)u }  
     应该选择像素化折射率调制。 oim9<_  
    +\c5]`  
    mAj?>;R2$2  
     优化的GRIN介质是周期性结构。 只优化和指定一个单周期。 j_!F*yul  
     介质必须切换到周期模式。周期是1.20764μm×1.20764μm。 7u S~MW  
    . y-D16V  
    6.通过GRIN介质传播 ~Ei$nV  
    o WrKM  
    XSe=sHEI  
    h-#6av :  
     通过折射率调制层传播的传播模型: qo90t{|c  
    - 薄元近似 mPtZO*Fc  
    - 分步光束传播方法。 ,.83m%i  
     对于这个案例,薄元近似足够准确。 X<`  
     在传播面板上选择传播方法,并且编辑传播设置。 &Fzb6/  
     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)。 @uqd.Q  
    ? Wr+Q  
    7.模拟结果 ( iBl   
    角强度分布
    (参见Sc563_GRIN_Diffuser_3.lpd)
    1MP~dRZ$  
    iZ3IdiZ  
    8.结论 G~^r)fm_  
    < Mn ;  
     VirtualLab Fusion支持设计GRIN衍射光学元件和全息图。 \ =?a/  
     优化的GRIN元件可以生成任意的二维强度分布。 cz#rb*b  
     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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