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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 ebzzzmwo  
    |ribWCv0  
     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。 cbfD B^_  
     设计包括两个步骤: XWJ SLN(O  
    - 设计相位函数来生成一个角谱Top Hat分布。 s} s|~  
    - 基于相位调制来计算对应的折射率调制。 >8%M*-=p  
     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。 lbd(j{h>4  
    \/n+j!  
    WX LK89ev\  
    照明光束参数 uN8/Q2   
    :Pc(DfkS  
    36nyu_h:R  
    波长:632.8nm '|_/lz$h  
    激光光束直径(1/e2):700um
    -ovoRI^6`}  
    B& "RS  
    理想输出场参数 d)\2U{  
    hzv3F9.x  
    .wP/ai>}  
    直径:1° ;ed#+$Na  
    分辨率:≤0.03° w\Iqzpikr  
    效率:>70% t-x[:i  
    杂散光:<20% 7H4L-J3  
    pp<E))&R  
    4oV {=~V  
    2.设计相位函数 pziq0  
    G?R_aPP  
    0t+])>  
    H$Kw=kMw  
     相位的设计请参考会话编辑器 ~}K{e  
     Sc563_GRIN_Diffuser_1.seditor和优化文档Sc563_GRIN_Diffuser_2.dp。 EZ/^nG  
     设计没有离散相位级的phase-only传输。 ;?zF6zvQ  
    !3@{U@*Z]  
    3.计算GRIN扩散器 cW; H!:&  
     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。 G0Hs,B@5?  
     最大折射率调制为△n=+0.05。 g>yry}>04%  
     最大层厚度如下: &8n?  
    "oe!M'aj`1  
    4.计算折射率调制 O:._W<  
    Ev{MCu1!6  
    从IFTA优化文档中显示优化的传输 (n,N8k;  
    @y5=J`@=  
     将传输相位转变为实部,通过函数Manipulation→Field Quantity Operations→Move→Phase to Real。 _$5@uL{n"^  
    eIJ[0c b}  
    ioWo ]  
     生成正向函数,通过Manipulation→Amplitude/Real Part Manipulation→Lift Positive函数。 ^&NN]?  
    $it@>L8  
    ^&MK42,\  
     乘以最大调制折射率(0.05),通过Manipulation→Operation with Constant→Multiply Constant函数。 *7Xzht&f  
    xG1?F_]  
    T)~!mifX  
     将数据转换成数据阵列:Manipulation→Create Numerical Data Array(参见下一张)。 Y& 5.9 s@'  
    jM@?<1  
    Im+ 7<3Z  
    XhN{S]Wn  
     数据阵列可用于存储折射率调制。 7h`^N5H.q  
     选择在下一个对话框中将实部转化为一个数据阵列图。 ^KbL ,T  
     插值应该设置为Nearest Neighbor来得到一个像素化折射率调制。 A? r^V2+j  
    1x{kl01m%  
    5.X/Y采样介质 /tZ0 |B(  
    /?P!.!W&  
    0m A(:"  
     GRIN扩散器层将由双界面元件模拟 +`Pmq} ey  
     这个元件可以在平面层和任意折射率调制之间进行模拟。 c0ZaFJ  
     元件厚度对应于层厚度12.656μm。 dlR_ckp  
     折射率调制由采样x/y调制介质模拟。
    `XgFga)  
    PS}73Y#  
    d@ (vg  
    ({ k7#1 h8  
     基材丙烯酸的离散数据应该从miscellaneous材料目录中加载。 >pdnCv_c  
     折射率调制的数据阵列必须设置到介质中。 ?oKL &I@  
     应该选择像素化折射率调制。 i/*,N&^  
    r]T0+oQ>  
    *)D1!R<\,R  
     优化的GRIN介质是周期性结构。 只优化和指定一个单周期。 >f@ G>H)+  
     介质必须切换到周期模式。周期是1.20764μm×1.20764μm。 ]2$x| #Gg}  
    w.^yP7:  
    6.通过GRIN介质传播 =$&&[&  
    *|KVN&#  
    V;;#/$oU:4  
    .&|L|q}  
     通过折射率调制层传播的传播模型: (O0byu}  
    - 薄元近似 f3#X0.':  
    - 分步光束传播方法。 SiTeB)/  
     对于这个案例,薄元近似足够准确。 :tbd,Uo  
     在传播面板上选择传播方法,并且编辑传播设置。 c1#+Vse  
     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)。 $>r5>6  
    V|: qow:F  
    7.模拟结果 U\bC0q   
    角强度分布
    (参见Sc563_GRIN_Diffuser_3.lpd)
    YlKFw|=  
    D/:3R ZF  
    8.结论 x<F$aXOS  
    H,K`6HH  
     VirtualLab Fusion支持设计GRIN衍射光学元件和全息图。 gDC2 >nV  
     优化的GRIN元件可以生成任意的二维强度分布。 ;;Tq$#vd  
     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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