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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 ez$(c  
    &8lZNv8;(p  
     本教程将介绍设计和分析生成Top Hat图案的折射率调制扩散器图层。 T~e.PP  
     设计包括两个步骤: K0>zxqY  
    - 设计相位函数来生成一个角谱Top Hat分布。 ":ue-=&M  
    - 基于相位调制来计算对应的折射率调制。 rILYI;'o  
     设计相位函数是基于案例DO.002。在开始设计一个梯度折射率扩散器之前,我们迫切地推荐您先阅读这个案例。 g- gV2$I  
    4hj|cCrO  
    77Dn97l)&  
    照明光束参数 4Nsp<Kn>  
    4WB0Pt{  
    <5051U Eu  
    波长:632.8nm ]/v[8dS(l  
    激光光束直径(1/e2):700um
    oEv 'dQ9  
    |6- nbj  
    理想输出场参数 &D<yX~  
    QXK{bxwC  
    GbI/4<)l}  
    直径:1° gbA_DZ  
    分辨率:≤0.03° %N._w!N<5n  
    效率:>70% $& c*'3  
    杂散光:<20% ^2rN>k,?  
    9 68Ez  
    PJ#,2=n~  
    2.设计相位函数 ,P0) 6>  
    wCBplaojJ  
    TWTb?HP  
    [a(#1  
     相位的设计请参考会话编辑器 ~} ~4  
     Sc563_GRIN_Diffuser_1.seditor和优化文档Sc563_GRIN_Diffuser_2.dp。 * ;FdD{+  
     设计没有离散相位级的phase-only传输。 @6.vKCSE  
    tH4B:Bgj!  
    3.计算GRIN扩散器 LghfM"g  
     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。 QT}tvm@PMq  
     最大折射率调制为△n=+0.05。 2=}FBA,2  
     最大层厚度如下: Q>z8IlJ}  
    V7/Rby Q  
    4.计算折射率调制 *un^u-;  
    ?Bmb' 3  
    从IFTA优化文档中显示优化的传输 * T1_;4i  
    h68 xet;  
     将传输相位转变为实部,通过函数Manipulation→Field Quantity Operations→Move→Phase to Real。 er\|i. Y  
    %C]>9."  
    $~)SCbL^5  
     生成正向函数,通过Manipulation→Amplitude/Real Part Manipulation→Lift Positive函数。 ['D]>Ot68  
    ]4e;RV-B  
     ='jT~ \  
     乘以最大调制折射率(0.05),通过Manipulation→Operation with Constant→Multiply Constant函数。 7_t'( /yu  
    DmcZta8n]  
    6]wIG$j  
     将数据转换成数据阵列:Manipulation→Create Numerical Data Array(参见下一张)。 a+QpM*n7Lq  
    !)$Zp\Sg  
    5h*p\cl!Y  
    RnN!2K  
     数据阵列可用于存储折射率调制。 @4#vm@Yf_  
     选择在下一个对话框中将实部转化为一个数据阵列图。 6eCCmIdaM  
     插值应该设置为Nearest Neighbor来得到一个像素化折射率调制。 zuCSj~  
    nk:)j:fr  
    5.X/Y采样介质 b,@/!ia  
    `vV7c`K?  
    h+,@G,|D  
     GRIN扩散器层将由双界面元件模拟 /L 3:  
     这个元件可以在平面层和任意折射率调制之间进行模拟。 rN>R|].  
     元件厚度对应于层厚度12.656μm。 \2z>?i)  
     折射率调制由采样x/y调制介质模拟。
    Bw.i}3UT6  
    :6dxtl/{b:  
    ?7A>+EY  
    d(K +);!  
     基材丙烯酸的离散数据应该从miscellaneous材料目录中加载。 ,x$,l  
     折射率调制的数据阵列必须设置到介质中。 a'T;x`b8U,  
     应该选择像素化折射率调制。 dN6?c'iN?2  
    wC*X4 '  
    <3 uNl  
     优化的GRIN介质是周期性结构。 只优化和指定一个单周期。 X3& Jb2c2  
     介质必须切换到周期模式。周期是1.20764μm×1.20764μm。 05R@7[GWq  
    pfPz8L.7  
    6.通过GRIN介质传播 @)}L~lb[)  
    c@Is2 9t*  
    W*G<X.Hf  
    ^z\cyT%7t  
     通过折射率调制层传播的传播模型: p<%d2@lp  
    - 薄元近似 u? EN  
    - 分步光束传播方法。 \<K5ZIWV  
     对于这个案例,薄元近似足够准确。 "M0z(N kH  
     在传播面板上选择传播方法,并且编辑传播设置。 K NOIZj   
     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)。 /kG_*>.Z  
    n+p }\msH  
    7.模拟结果 u&e~1?R  
    角强度分布
    (参见Sc563_GRIN_Diffuser_3.lpd)
    Fzcwy V   
    =MWHJ'3-/  
    8.结论 O0:q;<>z  
    CGFDqCNr-  
     VirtualLab Fusion支持设计GRIN衍射光学元件和全息图。 `@%LzeGz  
     优化的GRIN元件可以生成任意的二维强度分布。 7$#u  
     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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