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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 j SHk{T!J  
    Z/G ev"p  
     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。 >R|/M`<ph  
     设计包括两个步骤:  hz{`h  
    - 设计相位函数来生成一个角谱Top Hat分布。  52Yq  
    - 基于相位调制来计算对应的折射率调制。 {5A2&  
     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。 x!hh"x  
    I"xo*}  
    S};#+ufgTt  
    照明光束参数 q~rEq%tk  
    6 [k\@&V-  
    D,FHZD t  
    波长:632.8nm *$#W]bO  
    激光光束直径(1/e2):700um
    sZ'nY o  
    a a<8,;  
    理想输出场参数 _qU4Fadgm  
    wDw[RW3  
    m.hkbet/R  
    直径:1° sXqz+z$*  
    分辨率:≤0.03° FOb0uj=(v  
    效率:>70% 6=kEyJT'  
    杂散光:<20% QemyCCP+  
    9q)Kfz  
    SQ@y;|(  
    2.设计相位函数 Cwr~HY  
    4"GR] X  
    A4Rug\p]  
    !H#bJTXB  
     相位的设计请参考会话编辑器 yZAS#ko}}  
     Sc563_GRIN_Diffuser_1.seditor和优化文档Sc563_GRIN_Diffuser_2.dp。 PYQ;``~x  
     设计没有离散相位级的phase-only传输。 T=<@]$?  
    K)6rY(x >  
    3.计算GRIN扩散器 8."]//V  
     GRIN扩散器应该包含一个1mm厚度石英玻璃作为基板,和一个折射率调制的丙烯酸薄层。 Y=%tn8<  
     最大折射率调制为△n=+0.05。 ih)zG  
     最大层厚度如下: [<7@{;r  
    z__EYh  
    4.计算折射率调制 N%kt3vmQ_  
    ; a/X<  
    从IFTA优化文档中显示优化的传输 w2Us!<x  
    :1^LsLr5  
     将传输相位转变为实部,通过函数Manipulation→Field Quantity Operations→Move→Phase to Real。 5]~'_V  
    uyO/55;HO  
    B{/R: Hm  
     生成正向函数,通过Manipulation→Amplitude/Real Part Manipulation→Lift Positive函数。 GC<l#3+  
    i1UiNJh86  
    !NIhx109q  
     乘以最大调制折射率(0.05),通过Manipulation→Operation with Constant→Multiply Constant函数。 f< ia(d  
    I?]ohG K  
    *lYVY) L  
     将数据转换成数据阵列:Manipulation→Create Numerical Data Array(参见下一张)。 ZLc -RM  
    V08?-Iz$  
    ~Uj=^leYO  
    'g6\CZw(#  
     数据阵列可用于存储折射率调制。 \4&fxe  
     选择在下一个对话框中将实部转化为一个数据阵列图。 kh!FR u h  
     插值应该设置为Nearest Neighbor来得到一个像素化折射率调制。 }bs+-K  
    [I0:=yJ+  
    5.X/Y采样介质 O $LfuL  
    1!ii;s^e  
    >l]Xz*HE  
     GRIN扩散器层将由双界面元件模拟 Sw:7pByjI  
     这个元件可以在平面层和任意折射率调制之间进行模拟。 PZ2;v<  
     元件厚度对应于层厚度12.656μm。 UXeN8  
     折射率调制由采样x/y调制介质模拟。
    6 rh5h:  
    k\wW##=v  
    WeJl4wF  
    T m,b,hi$  
     基材丙烯酸的离散数据应该从miscellaneous材料目录中加载。 @>u]4Jn  
     折射率调制的数据阵列必须设置到介质中。 ?iPC*  
     应该选择像素化折射率调制。 =w;F<M|Y  
    k;2GEa]w  
    vmi+_]   
     优化的GRIN介质是周期性结构。 只优化和指定一个单周期。 X]'{(?Ch  
     介质必须切换到周期模式。周期是1.20764μm×1.20764μm。 lun#^J  
    _?<|{O  
    6.通过GRIN介质传播 VA WF3  
    pN!}UqfI-  
    >5_2_Y$"  
    ~F7 -HaQJ  
     通过折射率调制层传播的传播模型: XO`0>^g  
    - 薄元近似 hwu]Er.gn  
    - 分步光束传播方法。 3Iua*#<m,  
     对于这个案例,薄元近似足够准确。 d^ Inb!%w  
     在传播面板上选择传播方法,并且编辑传播设置。 C^3 <={  
     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)。 4h~iPn'Wl  
    rEv@Y D  
    7.模拟结果 x%}^hiO<q  
    角强度分布
    (参见Sc563_GRIN_Diffuser_3.lpd)
    E4xj?m^(y=  
    .|hf\1_J  
    8.结论 Hv!U| L  
    vo`2\R.  
     VirtualLab Fusion支持设计GRIN衍射光学元件和全息图。 >,TUZ  
     优化的GRIN元件可以生成任意的二维强度分布。 j`oy`78O  
     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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