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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 =2tl149m/z  
    <CM}g4Y  
     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。 P;~P:qKd  
     设计包括两个步骤: 6( ~DS9  
    - 设计相位函数来生成一个角谱Top Hat分布。 P6([[mmG  
    - 基于相位调制来计算对应的折射率调制。 +ug[TV   
     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。 AOVoOd+6  
    *JmU",X  
    ?[~)D}] j  
    照明光束参数 h6Q-+_5  
    +/Vi"  
    ;DN:AgXP  
    波长:632.8nm -mPrmapb3  
    激光光束直径(1/e2):700um
    `ek On@T0  
    ;x~[om21;  
    理想输出场参数 l0g`;BI_  
    /{7we$+,p  
    y |0I3n]e  
    直径:1° QnPgp(d <  
    分辨率:≤0.03° cc|"^-j-7  
    效率:>70% 9CW8l0  
    杂散光:<20% RI2Or9.  
    ZPolE_P7  
    OcLFVD=  
    2.设计相位函数 #Ies yNKZ  
    d;c<" +  
    8OW504AD  
    KJLK]lf}d  
     相位的设计请参考会话编辑器 4 fxD$%9  
     Sc563_GRIN_Diffuser_1.seditor和优化文档Sc563_GRIN_Diffuser_2.dp。 JHCV7$RS  
     设计没有离散相位级的phase-only传输。 {aRZBIv  
    `9yR,Xk=l  
    3.计算GRIN扩散器 |}y6U< I  
     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。 {x8UL7{  
     最大折射率调制为△n=+0.05。 xw%'R-  
     最大层厚度如下: uY5Gn.Y  
    ;zl/  
    4.计算折射率调制 ^"?b!=n!  
    J@I-tS  
    从IFTA优化文档中显示优化的传输 >RMp`HxDf  
    Fo1|O&>  
     将传输相位转变为实部,通过函数Manipulation→Field Quantity Operations→Move→Phase to Real。 ;*8nd-\  
    l .wf= /  
    >5|;8v-r  
     生成正向函数,通过Manipulation→Amplitude/Real Part Manipulation→Lift Positive函数。 0Q_@2  
    1q[vNP=g&  
    $CY B&|d  
     乘以最大调制折射率(0.05),通过Manipulation→Operation with Constant→Multiply Constant函数。 )5M9Ro7  
    rLm:qu(F1  
    c*"TmDY  
     将数据转换成数据阵列:Manipulation→Create Numerical Data Array(参见下一张)。 `xO&!DN  
    -}?ud3f<  
    2\,vq R  
    G2x5%`   
     数据阵列可用于存储折射率调制。 \I4*|6kA  
     选择在下一个对话框中将实部转化为一个数据阵列图。 8'kA",P  
     插值应该设置为Nearest Neighbor来得到一个像素化折射率调制。 3C8W]yw/s  
    Jc#()4  
    5.X/Y采样介质 XU}sbbwu  
    $*Q_3]AY]  
    e!5nz_J1}  
     GRIN扩散器层将由双界面元件模拟 1Jx|0YmO  
     这个元件可以在平面层和任意折射率调制之间进行模拟。 0*.> >rI  
     元件厚度对应于层厚度12.656μm。 Yjr6/&ML  
     折射率调制由采样x/y调制介质模拟。
    vkXdKL(q  
    B !hrr  
    t7%!~s=,M  
    TZ7{cekQ  
     基材丙烯酸的离散数据应该从miscellaneous材料目录中加载。 Yz?1]<X  
     折射率调制的数据阵列必须设置到介质中。  uT}Jw  
     应该选择像素化折射率调制。 S>]Jc$  
    h69: Tj!  
    Rp2~d  
     优化的GRIN介质是周期性结构。 只优化和指定一个单周期。 j;O{Hvvz  
     介质必须切换到周期模式。周期是1.20764μm×1.20764μm。 [Q/')5b  
    Ge|& H]W  
    6.通过GRIN介质传播 <9S?wju4W'  
    U/B1/96lJ  
    up~l4]b+  
    z:aT5D  
     通过折射率调制层传播的传播模型: X^#.4:>.  
    - 薄元近似  ,T{(t@  
    - 分步光束传播方法。 m4@y58n=  
     对于这个案例,薄元近似足够准确。 dJ#. m  
     在传播面板上选择传播方法,并且编辑传播设置。 =#i#IF42?  
     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)。 GRC=G&G  
    3:rH1vG.m  
    7.模拟结果 2&W(@wT$  
    角强度分布
    (参见Sc563_GRIN_Diffuser_3.lpd)
    ]]s_ 8u 3  
    b&g9A{t  
    8.结论 N b(f  
    bp6 La`+  
     VirtualLab Fusion支持设计GRIN衍射光学元件和全息图。 %<e\s6|P:  
     优化的GRIN元件可以生成任意的二维强度分布。 eB:obz  
     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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