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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 NX5A{  
    3>I   
     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。 %j*i=  
     设计包括两个步骤: ,*w  
    - 设计相位函数来生成一个角谱Top Hat分布。 V&>\U?q:  
    - 基于相位调制来计算对应的折射率调制。 ZJ7<!?6  
     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。 kQY+D1  
     KOQ9K  
    0/F/U=Z!  
    照明光束参数 Q4&|^RLLG  
    7?O~3  
    m<cvx3e  
    波长:632.8nm 1p[Z`m*9  
    激光光束直径(1/e2):700um
    V>2mz c  
    U =G^w L  
    理想输出场参数 .PhH|jrCW^  
    Lk-%I?  
    eyiGe1^C  
    直径:1° tKik)ei  
    分辨率:≤0.03° C;3>q*Am4  
    效率:>70% MGmUgc  
    杂散光:<20% ca!=D $  
    =`l).GnN2`  
    27NhYDo  
    2.设计相位函数 $YM6}D@  
    EpO5 _T_  
    Jrkj foN  
    !w[io;  
     相位的设计请参考会话编辑器 b(Ev:  
     Sc563_GRIN_Diffuser_1.seditor和优化文档Sc563_GRIN_Diffuser_2.dp。 2+Tu"oG;rB  
     设计没有离散相位级的phase-only传输。 nnZ|oEF  
    DjX*2O  
    3.计算GRIN扩散器 ^.d97rSm  
     GRIN扩散器应该包含一个1mm厚度石英玻璃作为基板,和一个折射率调制的丙烯酸薄层。 7fOk]Yl[  
     最大折射率调制为△n=+0.05。 P K]$D[a0  
     最大层厚度如下: x-e?94}^  
    < Y(lRM{  
    4.计算折射率调制 G\?q{  
    j3W)5ZX  
    从IFTA优化文档中显示优化的传输 c QjzI#  
    KvM}g2"  
     将传输相位转变为实部,通过函数Manipulation→Field Quantity Operations→Move→Phase to Real。 $:YJ<HvG<  
    B`/c Kfg  
    +P&;cCV`S3  
     生成正向函数,通过Manipulation→Amplitude/Real Part Manipulation→Lift Positive函数。 3xJ_%AD\'  
    j|u6TG  
    =DhzV D  
     乘以最大调制折射率(0.05),通过Manipulation→Operation with Constant→Multiply Constant函数。 gGiLw5o,  
    +U%U3tAvs  
    M=}vDw]Q  
     将数据转换成数据阵列:Manipulation→Create Numerical Data Array(参见下一张)。 2{!^"iW  
    }- Jw"|^W  
    jZm57{C#*?  
    bIP'(B#1K  
     数据阵列可用于存储折射率调制。 ;plzJ6>  
     选择在下一个对话框中将实部转化为一个数据阵列图。 [S}o[v\  
     插值应该设置为Nearest Neighbor来得到一个像素化折射率调制。 B@,L83  
    Q &Rj)1!  
    5.X/Y采样介质 !~{AF|2f  
    OOEmXb]8  
    7DU"QeLeb  
     GRIN扩散器层将由双界面元件模拟 ?w}E/(r  
     这个元件可以在平面层和任意折射率调制之间进行模拟。 Fn8d;%C  
     元件厚度对应于层厚度12.656μm。 ?s<'3I{F`  
     折射率调制由采样x/y调制介质模拟。
    w/KCu W<  
    v@43 %`"Gj  
    fR>(b?C  
    [8k7-}[  
     基材丙烯酸的离散数据应该从miscellaneous材料目录中加载。 TB]B l.  
     折射率调制的数据阵列必须设置到介质中。 kpM5/=f/@  
     应该选择像素化折射率调制。 m,e @bJ-  
    GRanR'xG  
    p7"o:YSQ  
     优化的GRIN介质是周期性结构。 只优化和指定一个单周期。 U20G{%%  
     介质必须切换到周期模式。周期是1.20764μm×1.20764μm。 JNzNK.E!m-  
    rurC! -  
    6.通过GRIN介质传播 e ,_b  
    hi>sDU< x  
    =H_|007C  
    rNL*(PN}lO  
     通过折射率调制层传播的传播模型: ELp @/c=Wr  
    - 薄元近似 $vS`w4Y  
    - 分步光束传播方法。 Bf Lh%XC  
     对于这个案例,薄元近似足够准确。 =o5ZcC  
     在传播面板上选择传播方法,并且编辑传播设置。 .)W'{2J-  
     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)。 "+js7U-  
    "YlN_ U  
    7.模拟结果 1;p'2-x  
    角强度分布
    (参见Sc563_GRIN_Diffuser_3.lpd)
    V~+{douq  
    8J:6uO c|  
    8.结论 m8Q6ESg<*u  
    93|u. @lEy  
     VirtualLab Fusion支持设计GRIN衍射光学元件和全息图。 vj I>TIy  
     优化的GRIN元件可以生成任意的二维强度分布。 ellj/u61bj  
     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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