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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 MMfcY 3#%  
    zU'\r~c  
     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。 3S'juHT e  
     设计包括两个步骤: THM\-abz  
    - 设计相位函数来生成一个角谱Top Hat分布。 t zhkdG  
    - 基于相位调制来计算对应的折射率调制。 ^c{,QS{  
     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。 N@>,gm@UU  
    #~r+   
    ji[O?  
    照明光束参数 ,rp-`E5ap  
    ~\%MJ3  
    7lvUIc?krW  
    波长:632.8nm <z*SO a  
    激光光束直径(1/e2):700um
    P/'~&*m-  
    38%xB<Y  
    理想输出场参数 PL#8~e;'  
    oA kF  
    J2`b:%[  
    直径:1°  h7-!q@  
    分辨率:≤0.03° #cBt@SEL'  
    效率:>70% d))(hk:  
    杂散光:<20% lGI5  
    o?f7_8fG  
    uw@z1'D[i"  
    2.设计相位函数 +b.qzgH>r  
    ]Ph~-O  
    .-;K$'YG  
    `MgR/@%hr  
     相位的设计请参考会话编辑器 R<gC,eV<=  
     Sc563_GRIN_Diffuser_1.seditor和优化文档Sc563_GRIN_Diffuser_2.dp。 zn T85#]\@  
     设计没有离散相位级的phase-only传输。 %:n1S]Vr  
    &X +Qi  
    3.计算GRIN扩散器 ,uD F#xjl,  
     GRIN扩散器应该包含一个1mm厚度石英玻璃作为基板,和一个折射率调制的丙烯酸薄层。 !<!sB)  
     最大折射率调制为△n=+0.05。 x-0IxWD%  
     最大层厚度如下: ^A^,/3  
    I72UkmK`  
    4.计算折射率调制 9x,Aqr$t  
    N7%+n*Z  
    从IFTA优化文档中显示优化的传输 6u3DxFiTm  
    5#.uA_Fov  
     将传输相位转变为实部,通过函数Manipulation→Field Quantity Operations→Move→Phase to Real。 Tv<iHHp  
    _7YAF,@vT  
    }(AUe5aw`G  
     生成正向函数,通过Manipulation→Amplitude/Real Part Manipulation→Lift Positive函数。 . *>LD  
    !ZbNW4rIP  
    0K'lr;  
     乘以最大调制折射率(0.05),通过Manipulation→Operation with Constant→Multiply Constant函数。 J p.Sow  
    GA{>=Q _~  
    Eo\# *Cv*  
     将数据转换成数据阵列:Manipulation→Create Numerical Data Array(参见下一张)。 J"8bRp=/|  
    D>,]EE-  
    ^>uzMR!q5  
    =YBwO. !%  
     数据阵列可用于存储折射率调制。 h)q:nlKUW  
     选择在下一个对话框中将实部转化为一个数据阵列图。 5j`"@C5;O  
     插值应该设置为Nearest Neighbor来得到一个像素化折射率调制。 +~=>72/r  
    J={$q1@lq  
    5.X/Y采样介质 L1`^~m|  
    Q;{yIa$ $  
    N~ljU;wo-9  
     GRIN扩散器层将由双界面元件模拟 Q{!lLka  
     这个元件可以在平面层和任意折射率调制之间进行模拟。 U KF/v  
     元件厚度对应于层厚度12.656μm。 4hztYOhJ{  
     折射率调制由采样x/y调制介质模拟。
    geWis(#J  
    ?rWqFM:hb  
    *9%<}z  
    a=k+:=%y  
     基材丙烯酸的离散数据应该从miscellaneous材料目录中加载。 r!yrPwKL  
     折射率调制的数据阵列必须设置到介质中。 UuAn`oYhV  
     应该选择像素化折射率调制。 g?UG6mFbE  
    F8Y D:   
    OekcU% C  
     优化的GRIN介质是周期性结构。 只优化和指定一个单周期。 aZ2liR\QE  
     介质必须切换到周期模式。周期是1.20764μm×1.20764μm。 E8=.TM]L  
    6}IOUWLB@  
    6.通过GRIN介质传播 dW<.  
    DTN@b!  
    *(L4rK\2  
    b ,7:=-D  
     通过折射率调制层传播的传播模型: GY<Y,  
    - 薄元近似 jt tlzCDn  
    - 分步光束传播方法。 {gl-tRC3  
     对于这个案例,薄元近似足够准确。 8 +xLi4Pw  
     在传播面板上选择传播方法,并且编辑传播设置。 RX>kOp29  
     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)。 Ka2U@fK"  
    WW@/q`h  
    7.模拟结果 X.xp'/d  
    角强度分布
    (参见Sc563_GRIN_Diffuser_3.lpd)
    NaG1j+LN  
    J'Yj_  
    8.结论 TxwZA  
    1QE-[|  
     VirtualLab Fusion支持设计GRIN衍射光学元件和全息图。  ;e()|  
     优化的GRIN元件可以生成任意的二维强度分布。 (SoV2[|  
     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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