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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 4oRDvn7f&  
    tx||<8  
     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。 #\$AB_[ot>  
     设计包括两个步骤: ~k'SP(6#C  
    - 设计相位函数来生成一个角谱Top Hat分布。 jZ>x5 W  
    - 基于相位调制来计算对应的折射率调制。 1gDsL  
     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。 OS$^>1f"  
    BBlYy5x  
    L~>~a1p!  
    照明光束参数 &`Ek-b!7  
    ]?a i  
    k^*S3#"  
    波长:632.8nm q!\4|KF~  
    激光光束直径(1/e2):700um
    MPD<MaW$  
    ,\=,,1_  
    理想输出场参数 MI\35~JAN  
    QNm8`1  
    R*r;`x  
    直径:1° &-hXk!A  
    分辨率:≤0.03° fu $<*Sa2  
    效率:>70% .FpeVjR''  
    杂散光:<20% Q?]-/v  
    J>p6')Y6~  
    S<UWv@`U"  
    2.设计相位函数 7FGi+  
    oA]rwa UX  
    20A`]-D  
    V(3=j)#  
     相位的设计请参考会话编辑器  6>&h9@  
     Sc563_GRIN_Diffuser_1.seditor和优化文档Sc563_GRIN_Diffuser_2.dp。 fm1yZX?`  
     设计没有离散相位级的phase-only传输。 6g&Ev'  
    S>V+IKW;(  
    3.计算GRIN扩散器 b .|k j  
     GRIN扩散器应该包含一个1mm厚度石英玻璃作为基板,和一个折射率调制的丙烯酸薄层。 Ws*UhJY<GS  
     最大折射率调制为△n=+0.05。 2$s2u;  
     最大层厚度如下: = 4 wf  
    2v?fbrC5c  
    4.计算折射率调制 4Be'w`Q {  
    L(+I  
    从IFTA优化文档中显示优化的传输 yr/G1?k%ML  
    H?_>wQj&  
     将传输相位转变为实部,通过函数Manipulation→Field Quantity Operations→Move→Phase to Real。 K2 6`wt  
    7oV$TAAf  
    5L\&"['  
     生成正向函数,通过Manipulation→Amplitude/Real Part Manipulation→Lift Positive函数。 K$/&C:,Q  
    a|eHo%Qt  
    x7ZaI{    
     乘以最大调制折射率(0.05),通过Manipulation→Operation with Constant→Multiply Constant函数。 <sli!rv  
    U'k 0;  
    .W s\%S  
     将数据转换成数据阵列:Manipulation→Create Numerical Data Array(参见下一张)。 D1R$s*{  
    1Y'NG<d _  
    X R|U6bf]  
    7!U^?0?/  
     数据阵列可用于存储折射率调制。 MUn(ZnQy|  
     选择在下一个对话框中将实部转化为一个数据阵列图。 ! G3Gr  
     插值应该设置为Nearest Neighbor来得到一个像素化折射率调制。 1V.oR`&2E  
    R9\ )a2  
    5.X/Y采样介质 y4)iL?!J~  
    A~}5T%qb  
    'e/wjV  
     GRIN扩散器层将由双界面元件模拟 nM| Cv  
     这个元件可以在平面层和任意折射率调制之间进行模拟。 %z~=Jz^  
     元件厚度对应于层厚度12.656μm。 QtQbr*q@%  
     折射率调制由采样x/y调制介质模拟。
    76cLf~|d~  
    u#ocx[  
    X#W6;?Z\  
    RR`\q>|  
     基材丙烯酸的离散数据应该从miscellaneous材料目录中加载。 5n::]Q%=D  
     折射率调制的数据阵列必须设置到介质中。 R{B5{~m>W@  
     应该选择像素化折射率调制。 1[Q~&QC  
    H_iQR9Ak7  
    AAi4} 8+\  
     优化的GRIN介质是周期性结构。 只优化和指定一个单周期。 M(} T\R  
     介质必须切换到周期模式。周期是1.20764μm×1.20764μm。 ^MWp{E  
    p%Ns f[1>  
    6.通过GRIN介质传播 7&dF=/:X@  
    UHI<8o9  
    4{$ L]toP  
    uE#"wm'J  
     通过折射率调制层传播的传播模型: `'rvDaP  
    - 薄元近似 -ADb5-px  
    - 分步光束传播方法。 ! 4 "$O@U4  
     对于这个案例,薄元近似足够准确。 ?;rRR48T9E  
     在传播面板上选择传播方法,并且编辑传播设置。 Mf9x=K9  
     场采样必须设置为手动模式并且采样距离为4.5μm(半像素尺寸)。 w\JTMS$  
    t4zKI~cO  
    7.模拟结果 Fp+fZU  
    角强度分布
    (参见Sc563_GRIN_Diffuser_3.lpd)
    EP{ji"/7[  
     o^d  
    8.结论 =1VpO{ q  
    q' t"  
     VirtualLab Fusion支持设计GRIN衍射光学元件和全息图。 $B )jSxSy  
     优化的GRIN元件可以生成任意的二维强度分布。 G Mg|#DV  
     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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