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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 +yP!7]  
    %)lp]Y33  
     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。 [7@ g*!+d  
     设计包括两个步骤: U+!RIF[Je  
    - 设计相位函数来生成一个角谱Top Hat分布。 "|8oFf)l@B  
    - 基于相位调制来计算对应的折射率调制。 =npE?wK  
     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。 <T_3s\  
    [KK |_  
    ?),b902C  
    照明光束参数 6j6CA?|  
    #|b*l/t8  
    {fXkbMO|  
    波长:632.8nm vXDs/,`r  
    激光光束直径(1/e2):700um
    9[.HWe,  
    ^~H}N$W"-q  
    理想输出场参数 KOy{?  
    i|^Q{3?o#  
    6iU&9Z<%  
    直径:1° #%E`~&[  
    分辨率:≤0.03° ~tp]a]yV  
    效率:>70% K}l3t2uk  
    杂散光:<20% /whaY4__O\  
    ,sL'T[tuiU  
    59Pc:Gg;  
    2.设计相位函数 ?Y~t{5NJR  
    [bh?p+V  
    TWRP|i!i  
    H+[?{+"#@l  
     相位的设计请参考会话编辑器 kOQ)QX  
     Sc563_GRIN_Diffuser_1.seditor和优化文档Sc563_GRIN_Diffuser_2.dp。 B"GC|}N )v  
     设计没有离散相位级的phase-only传输。 o+1 (N#?m9  
    7%^G ]AFi  
    3.计算GRIN扩散器 O)dnr8*  
     GRIN扩散器应该包含一个1mm厚度石英玻璃作为基板,和一个折射率调制的丙烯酸薄层。 wp?:@XM  
     最大折射率调制为△n=+0.05。 S8#0Vo$)a  
     最大层厚度如下: -$Fj-pO\  
    DN2 ]Y'  
    4.计算折射率调制 ] U>MYdGWb  
    !eyLh&]5  
    从IFTA优化文档中显示优化的传输 v?`R8  
    IBT>&(cnV  
     将传输相位转变为实部,通过函数Manipulation→Field Quantity Operations→Move→Phase to Real。 vvxxwZa=O  
    `yfZ{<  
    xTAfV N  
     生成正向函数,通过Manipulation→Amplitude/Real Part Manipulation→Lift Positive函数。 2b$>1O&2  
    Orq/38:4G  
    _5p$#U`  
     乘以最大调制折射率(0.05),通过Manipulation→Operation with Constant→Multiply Constant函数。 WzzA:X  
    TUp\,T^2  
    |=}+%>y_  
     将数据转换成数据阵列:Manipulation→Create Numerical Data Array(参见下一张)。 ]K(a32VCH  
    e@h{Ns.1-  
    G+c&e:ip<  
    &hWELZe0vv  
     数据阵列可用于存储折射率调制。 *u$aItx  
     选择在下一个对话框中将实部转化为一个数据阵列图。 ,l>w9?0Z  
     插值应该设置为Nearest Neighbor来得到一个像素化折射率调制。 ]KFh 1  
    CF;Gy L1M  
    5.X/Y采样介质 x@  =p  
    v<1@"9EH  
    Z[@ i/. I  
     GRIN扩散器层将由双界面元件模拟 oKn$g[,SJh  
     这个元件可以在平面层和任意折射率调制之间进行模拟。 N?@^BZ  
     元件厚度对应于层厚度12.656μm。 zB%~=@Q^6  
     折射率调制由采样x/y调制介质模拟。
    f+:iz'b#U  
    [E9iuym  
    ,Q"'q0hM=  
    ; <FAc R  
     基材丙烯酸的离散数据应该从miscellaneous材料目录中加载。 o9xc$hX}  
     折射率调制的数据阵列必须设置到介质中。 [Hx}#Kds  
     应该选择像素化折射率调制。 ?AFb&  
    s@L ;3WdO  
    )q<VZ|V  
     优化的GRIN介质是周期性结构。 只优化和指定一个单周期。 Y(,RJ&7  
     介质必须切换到周期模式。周期是1.20764μm×1.20764μm。 2? E;(]dQ  
    5p.rd0T]l3  
    6.通过GRIN介质传播 ]xvA2!) Q  
    g (&cq  
    R2)@Q  
    ?xaUWD  
     通过折射率调制层传播的传播模型:  9tpyrGv  
    - 薄元近似 :j]6vp 6  
    - 分步光束传播方法。 <Y)14w%  
     对于这个案例,薄元近似足够准确。 5X0ex.  
     在传播面板上选择传播方法,并且编辑传播设置。 ,3?=W/Um4  
     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)。 phDIUhL$z  
    b()8l'x_|K  
    7.模拟结果 J^"_H:1[  
    角强度分布
    (参见Sc563_GRIN_Diffuser_3.lpd)
     hE:~~ox  
    xC< )]  
    8.结论 [],[LkS  
    0Jv6?7]LKa  
     VirtualLab Fusion支持设计GRIN衍射光学元件和全息图。 `ulQ C  
     优化的GRIN元件可以生成任意的二维强度分布。 >)K3  
     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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