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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 Ou1kSG|kM  
    } `L;.9  
     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。 "1gIR^S%9  
     设计包括两个步骤: 8d*S9p,/  
    - 设计相位函数来生成一个角谱Top Hat分布。 m u9,vH  
    - 基于相位调制来计算对应的折射率调制。 gN}$$vS  
     设计相位函数是基于案例DO.002。在开始设计一个梯度折射率扩散器之前,我们迫切地推荐您先阅读这个案例。 drAJ-ii  
    (.$$U3\  
    [,U l  
    照明光束参数 _i ztQ78  
    C5(XZscq  
    M%:\ry4:  
    波长:632.8nm Y"t|0dO%b  
    激光光束直径(1/e2):700um
    |\Gkhi>;  
    B4un6-<i  
    理想输出场参数 t? &;   
    J <z ^C  
    #^RIp>NN9  
    直径:1° 1CJ1-]S(3  
    分辨率:≤0.03° O_ r-(wE4  
    效率:>70% dUB;ZB7  
    杂散光:<20% YN)qMI_ `A  
    oTvg%bX  
    Jhj ]`$J  
    2.设计相位函数 IgJG,!>h  
    \GHj_r  
    n=b!c@f4  
    /QS Nv  
     相位的设计请参考会话编辑器 }{:Jj/d p  
     Sc563_GRIN_Diffuser_1.seditor和优化文档Sc563_GRIN_Diffuser_2.dp。 Ew]&~:$Ki  
     设计没有离散相位级的phase-only传输。 G-D}J2r=F  
    X7*ossv  
    3.计算GRIN扩散器 WMKxGZg"  
     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。 I.t)sf,  
     最大折射率调制为△n=+0.05。 %l%ad-V  
     最大层厚度如下: {6LS$3}VM  
    lrPIXIM  
    4.计算折射率调制 q !}~c  
    wy|b Hkr_  
    从IFTA优化文档中显示优化的传输 X%I@4 B7Ts  
    !*DY dqQ/  
     将传输相位转变为实部,通过函数Manipulation→Field Quantity Operations→Move→Phase to Real。 w:I!{iX  
    -A L^  
    %a8e_  
     生成正向函数,通过Manipulation→Amplitude/Real Part Manipulation→Lift Positive函数。 ,V!Wo4M  
    Bs3&y Eq(  
    = <A0;  
     乘以最大调制折射率(0.05),通过Manipulation→Operation with Constant→Multiply Constant函数。 "WY5Pzsi:  
    ~W"@[*6w  
    Z!q$d/1  
     将数据转换成数据阵列:Manipulation→Create Numerical Data Array(参见下一张)。 j<WsFVS  
    u=PLjrB~}  
    Q-iBK*-w  
    c;KMox/  
     数据阵列可用于存储折射率调制。 wtL=^  
     选择在下一个对话框中将实部转化为一个数据阵列图。 owa&HW/_  
     插值应该设置为Nearest Neighbor来得到一个像素化折射率调制。 g9Dynm5  
    1e9~):C~W  
    5.X/Y采样介质 (3K,f4S@  
    ^Et^,I:`  
    kxrYA|x  
     GRIN扩散器层将由双界面元件模拟 AH#a+<;a  
     这个元件可以在平面层和任意折射率调制之间进行模拟。 Bvj  
     元件厚度对应于层厚度12.656μm。 _^?_Vb  
     折射率调制由采样x/y调制介质模拟。
    {qSMJja!t  
    8YPX8d8u  
    o]]tH  
    _`*G71PS  
     基材丙烯酸的离散数据应该从miscellaneous材料目录中加载。 K{Nj-Rqd  
     折射率调制的数据阵列必须设置到介质中。 D0_CDdW%7  
     应该选择像素化折射率调制。 Dm?:j9o]g  
    Jzp|#*~$E  
    i u0'[  
     优化的GRIN介质是周期性结构。 只优化和指定一个单周期。 vytO8m%U  
     介质必须切换到周期模式。周期是1.20764μm×1.20764μm。 wKpD++k  
    h8k\~/iJ  
    6.通过GRIN介质传播 .2|(!a9W  
    UZ-pN_!Z:  
    vEE\{1  
    mWP&N#vwh  
     通过折射率调制层传播的传播模型: Q`O~f<a  
    - 薄元近似 P=P']\`p+  
    - 分步光束传播方法。 .f[z_% ar  
     对于这个案例,薄元近似足够准确。 `.~*pT*u  
     在传播面板上选择传播方法,并且编辑传播设置。 @5 ??`n  
     场采样必须设置为手动模式并且采样距离为4.5μm(半像素尺寸)。 1JOoIC jB  
    !u:;Ew  
    7.模拟结果 `PLax@]2  
    角强度分布
    (参见Sc563_GRIN_Diffuser_3.lpd)
    C%%gCPI^y  
    i}f"'KW  
    8.结论 0Bkc93  
    l"h6e$dP  
     VirtualLab Fusion支持设计GRIN衍射光学元件和全息图。 7uu\R=$  
     优化的GRIN元件可以生成任意的二维强度分布。 V<}chLd,  
     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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