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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 hF9B?@n?B  
    $;ch82UiX  
     本教程将介绍设计和分析生成Top Hat图案的折射率调制扩散器图层。 Rgs3A)[`d/  
     设计包括两个步骤: \c FAxL(  
    - 设计相位函数来生成一个角谱Top Hat分布。 +%x^RV}  
    - 基于相位调制来计算对应的折射率调制。 4=UI3 2v3  
     设计相位函数是基于案例DO.002。在开始设计一个梯度折射率扩散器之前,我们迫切地推荐您先阅读这个案例。 _i.({s&_9  
    `GP3 D~  
    F1/6&u9I  
    照明光束参数 gnYnL8l`J  
    IS .g);Gj  
    Age-AJ  
    波长:632.8nm 69?I?,7  
    激光光束直径(1/e2):700um
    }3Df]  
    _82<| NN:  
    理想输出场参数 %d ZM9I0  
    Mn-<51.%  
    }t}38%1i  
    直径:1° q^u6f?B  
    分辨率:≤0.03° a_xQ~:H  
    效率:>70% b,z R5R^D;  
    杂散光:<20% kA1f[ AL  
    5wy;8a  
    Z<w,UvJa  
    2.设计相位函数 rK*hTjVn  
    9#s,K! !3{  
    gjO *h3`  
    <r@bNx@T  
     相位的设计请参考会话编辑器 mMn2(  
     Sc563_GRIN_Diffuser_1.seditor和优化文档Sc563_GRIN_Diffuser_2.dp。 (}VuiNY<3  
     设计没有离散相位级的phase-only传输。 sTJJE3TBI  
    yl[2et  
    3.计算GRIN扩散器 Y#GT*V  
     GRIN扩散器应该包含一个1mm厚度石英玻璃作为基板,和一个折射率调制的丙烯酸薄层。 t- !h X/  
     最大折射率调制为△n=+0.05。 }3bQ>whF  
     最大层厚度如下: 3`mC"a b /  
    S6= \r{V  
    4.计算折射率调制 pq%t@j(X  
    M|$H+e } :  
    从IFTA优化文档中显示优化的传输 *G8'Fjin'T  
    E `?S!*jm  
     将传输相位转变为实部,通过函数Manipulation→Field Quantity Operations→Move→Phase to Real。 GZ; Z  
    &3!i@2d;3f  
    c-? Ygr  
     生成正向函数,通过Manipulation→Amplitude/Real Part Manipulation→Lift Positive函数。 DX]z=d)tc  
    -i| /JH  
    E!r4AjaC  
     乘以最大调制折射率(0.05),通过Manipulation→Operation with Constant→Multiply Constant函数。 hhN(;.  
    1uK)1%vK  
    }M;sz  
     将数据转换成数据阵列:Manipulation→Create Numerical Data Array(参见下一张)。 wY."Lw> 6  
    d#x8O4S%i2  
    X20<r?^,,  
    $Ui]hA-:?y  
     数据阵列可用于存储折射率调制。 @^w!% ?J  
     选择在下一个对话框中将实部转化为一个数据阵列图。 \"<GL;  
     插值应该设置为Nearest Neighbor来得到一个像素化折射率调制。 <FMuWHY  
    KFCQYdI`d  
    5.X/Y采样介质 \JF57t}Zk  
    o{s4.LKK  
    bcGn8  
     GRIN扩散器层将由双界面元件模拟 p\4h$."  
     这个元件可以在平面层和任意折射率调制之间进行模拟。 0j-F6a*p'1  
     元件厚度对应于层厚度12.656μm。 Pl`Bd0  
     折射率调制由采样x/y调制介质模拟。
    Vs2v j  
    pO-)x:Wg  
    [ni-UNTv  
    C.B8 J"T-  
     基材丙烯酸的离散数据应该从miscellaneous材料目录中加载。 > 2!^ dT^D  
     折射率调制的数据阵列必须设置到介质中。 $D0)j(v  
     应该选择像素化折射率调制。 ^hGZVGSv  
    *<#]&2I  
    >d1aE)?  
     优化的GRIN介质是周期性结构。 只优化和指定一个单周期。 8trm`?>  
     介质必须切换到周期模式。周期是1.20764μm×1.20764μm。 gu~-}  
    \`p|,j  
    6.通过GRIN介质传播 #,Fx@3y\a  
    FQv02V+&<  
    q[We][Nrzb  
    lcuH]z  
     通过折射率调制层传播的传播模型: ^@l5u=  
    - 薄元近似 HzFt  
    - 分步光束传播方法。 ~a0d .dU  
     对于这个案例,薄元近似足够准确。 r(`8A:#d  
     在传播面板上选择传播方法,并且编辑传播设置。 }K qw\]`  
     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)。 .1l[l5$  
    *o2_EqXL*  
    7.模拟结果 3 8ls 4v3  
    角强度分布
    (参见Sc563_GRIN_Diffuser_3.lpd)
    A=l?IC@O  
    Jf8'N ot  
    8.结论 o9(#KC?3  
    E(L^hZMc  
     VirtualLab Fusion支持设计GRIN衍射光学元件和全息图。 123-i,epg  
     优化的GRIN元件可以生成任意的二维强度分布。 LT y@6*  
     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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