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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 ZBXn&Gm  
    o;'-^ LJ  
     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。 'Jl3%axR  
     设计包括两个步骤: aIklAj)=  
    - 设计相位函数来生成一个角谱Top Hat分布。 ky@DH(^>  
    - 基于相位调制来计算对应的折射率调制。 ~  ve  
     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。 :0(:}V3z\  
    Ls{]ohP  
    vz`r !xj)  
    照明光束参数 Z]=9=S| .4  
    fx = %e  
    {z7kW@c  
    波长:632.8nm ./Wi(p{F  
    激光光束直径(1/e2):700um
    bh UghHT  
    -k}&{v  
    理想输出场参数 A:,R.P>`C  
    5g4xhYl70n  
    y\}<N6  
    直径:1° *" ,"u;&  
    分辨率:≤0.03° YveNsn  
    效率:>70% 6x"|,,&MD0  
    杂散光:<20%  q{RT~,%  
    lZ5TDS  
    @-Ln* 3n  
    2.设计相位函数 r+;AEN48  
    WkK.ON^  
    BxHfL8$1[$  
    h/\/dp/tt  
     相位的设计请参考会话编辑器 :y(HOUB  
     Sc563_GRIN_Diffuser_1.seditor和优化文档Sc563_GRIN_Diffuser_2.dp。 'EsdYx5C  
     设计没有离散相位级的phase-only传输。 !-Md+I_  
    S}XVr?l 2O  
    3.计算GRIN扩散器 7;H P_oAu  
     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。 @-5V~itW  
     最大折射率调制为△n=+0.05。 OQa;EBO  
     最大层厚度如下: b5d;_-~d  
    +*P;Vb6D  
    4.计算折射率调制 iXFN|ml  
    ^+q4*X6VB  
    从IFTA优化文档中显示优化的传输 <%Afa#  
    #J)83  
     将传输相位转变为实部,通过函数Manipulation→Field Quantity Operations→Move→Phase to Real。 hNGD `"U  
    ZsepTtY  
    T^n0=|  
     生成正向函数,通过Manipulation→Amplitude/Real Part Manipulation→Lift Positive函数。 8f{;oO  
    \)m V2r!%  
    29GcNiE`T  
     乘以最大调制折射率(0.05),通过Manipulation→Operation with Constant→Multiply Constant函数。 Zi~-m]9U  
    QR]61v:`  
    {[Vkht}  
     将数据转换成数据阵列:Manipulation→Create Numerical Data Array(参见下一张)。 }_"<2|~_  
    u+/1ryp  
    o 9]2  
    p:9^46N @  
     数据阵列可用于存储折射率调制。 tOf18V{a  
     选择在下一个对话框中将实部转化为一个数据阵列图。 ?v$kq}Rg  
     插值应该设置为Nearest Neighbor来得到一个像素化折射率调制。 q'~F6$kv5  
    Q]oCzSi  
    5.X/Y采样介质 [j^c&}0  
    {u,yX@F4l  
    xfJ&11fG2  
     GRIN扩散器层将由双界面元件模拟 #:6gFfk0<  
     这个元件可以在平面层和任意折射率调制之间进行模拟。 G'qGsKf\  
     元件厚度对应于层厚度12.656μm。 Ko|p&-Z;  
     折射率调制由采样x/y调制介质模拟。
    Gv uX"J  
    5EqC.g.  
    mfpL?N  
    ~56F<=#,  
     基材丙烯酸的离散数据应该从miscellaneous材料目录中加载。 z'+k]N9Q^  
     折射率调制的数据阵列必须设置到介质中。 'E#;`}&Ah  
     应该选择像素化折射率调制。 FaUc"J  
    21\t2<"  
    WOaj_o  
     优化的GRIN介质是周期性结构。 只优化和指定一个单周期。 37M?m$BL  
     介质必须切换到周期模式。周期是1.20764μm×1.20764μm。 Mm'q4DV^  
    `aw5"ns^V  
    6.通过GRIN介质传播 OG&X7>'3I{  
    hz8Z)xjJ V  
    9/x_p;bI  
    xf?6_=  
     通过折射率调制层传播的传播模型: yF#:*Vz>  
    - 薄元近似 Z$'483<  
    - 分步光束传播方法。 jdF~0#vH  
     对于这个案例,薄元近似足够准确。 #g6*s+Gm  
     在传播面板上选择传播方法,并且编辑传播设置。 7P2?SW^  
     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)。 4Nx]*\\  
    qAF.i^  
    7.模拟结果 <RMrp@[  
    角强度分布
    (参见Sc563_GRIN_Diffuser_3.lpd)
    * ydU3LG7  
    C"We>!  
    8.结论 #ir~v>J||  
    6*:mc  
     VirtualLab Fusion支持设计GRIN衍射光学元件和全息图。 @4Ox$M  
     优化的GRIN元件可以生成任意的二维强度分布。 HP /@ _qk  
     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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