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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 l7VO8p]y[R  
    Qf=^C Q=lV  
     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。 B46:LQ9[  
     设计包括两个步骤: e`4mrBtz|  
    - 设计相位函数来生成一个角谱Top Hat分布。 %HG+ |)b  
    - 基于相位调制来计算对应的折射率调制。 Cb+sE"x]  
     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。 ]eGa_Ld  
    5<(* +mP`  
    nnPT08$  
    照明光束参数 K:U=Y$x  
    _;PQt" ]  
    v"1&xe^4  
    波长:632.8nm u;t<rEC2  
    激光光束直径(1/e2):700um
    t08U9`w  
    ([q>.[WbH]  
    理想输出场参数 bra2xHK@  
    ,9ueHE  
    QIkFX.^  
    直径:1° jo"nK,r  
    分辨率:≤0.03° l\{Qnb(  
    效率:>70% F\JS?zt2  
    杂散光:<20% .@&FJYkLYi  
    . \a+m  
    r B+ (  
    2.设计相位函数 _K9PA[m5 ~  
    Hi[lN7ma8  
    6Mc&=}bV  
    n8EKTuy  
     相位的设计请参考会话编辑器 ]  & ]G  
     Sc563_GRIN_Diffuser_1.seditor和优化文档Sc563_GRIN_Diffuser_2.dp。 |2^m CL.r  
     设计没有离散相位级的phase-only传输。 = cxO@Fu  
    ti+e U$  
    3.计算GRIN扩散器 ?/&X _O  
     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。 Nt8"6k_  
     最大折射率调制为△n=+0.05。 z!6_u@^-  
     最大层厚度如下: I '0[  
    X{#^O/  
    4.计算折射率调制 \/1~5mQ+  
    oX)a6FXK>  
    从IFTA优化文档中显示优化的传输 .'M.yE~5J  
    2Di~}*9&  
     将传输相位转变为实部,通过函数Manipulation→Field Quantity Operations→Move→Phase to Real。 AIOGa<^  
    YTTy6*\,_  
    Kc]cJ`P4.  
     生成正向函数,通过Manipulation→Amplitude/Real Part Manipulation→Lift Positive函数。 w-WAgAch  
    vltE2mb  
    auN8M.  
     乘以最大调制折射率(0.05),通过Manipulation→Operation with Constant→Multiply Constant函数。 l atm_\  
    TSFrv8L  
    ,zZH>P  
     将数据转换成数据阵列:Manipulation→Create Numerical Data Array(参见下一张)。 :gRrM)n  
    *P *.'XM  
    Ds] .Ae  
    mL1ZSX o!  
     数据阵列可用于存储折射率调制。 %u%;L+0Q[  
     选择在下一个对话框中将实部转化为一个数据阵列图。 MMa`}wSs  
     插值应该设置为Nearest Neighbor来得到一个像素化折射率调制。 7vgRNzZoq  
    |6-9vU!LK?  
    5.X/Y采样介质 $!G|+OuTR  
    hRuiuGC  
    ZOqA8#\  
     GRIN扩散器层将由双界面元件模拟 ^e "4@O"  
     这个元件可以在平面层和任意折射率调制之间进行模拟。 jR1^e$  
     元件厚度对应于层厚度12.656μm。 5%(  
     折射率调制由采样x/y调制介质模拟。
    (1S9+H>g  
    ; t7F%cDA  
    < *iFVjSI(  
    <8%+-[(  
     基材丙烯酸的离散数据应该从miscellaneous材料目录中加载。 X ([^i;mr  
     折射率调制的数据阵列必须设置到介质中。 TH4f"h+B3"  
     应该选择像素化折射率调制。 q:up8-LAr  
    8Ie0L3d-  
    Y]R=z*i%  
     优化的GRIN介质是周期性结构。 只优化和指定一个单周期。 LL:N/1ysG  
     介质必须切换到周期模式。周期是1.20764μm×1.20764μm。 n S$4[!0  
    CNuE9|W(vI  
    6.通过GRIN介质传播 dT1UYG}>j  
    s7E %Et  
    q@1A2L\Om  
    zhE4:g9v  
     通过折射率调制层传播的传播模型: "j`T'%EV  
    - 薄元近似 xg%{p``  
    - 分步光束传播方法。 ZK{1z|  
     对于这个案例,薄元近似足够准确。 `o_i+?E  
     在传播面板上选择传播方法,并且编辑传播设置。 ,f>^ q"  
     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)。 3 |e~YmZx  
    !U5Cwq  
    7.模拟结果 s!09cS  
    角强度分布
    (参见Sc563_GRIN_Diffuser_3.lpd)
    78T;b7!-C  
    aG"  
    8.结论 MAqETjB  
    p^{yA"MQ  
     VirtualLab Fusion支持设计GRIN衍射光学元件和全息图。 N<(rP1)`v  
     优化的GRIN元件可以生成任意的二维强度分布。 Y edF%  
     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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