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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 r*Xuj=  
    SAz   
     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。 W9)&!&<o  
     设计包括两个步骤: i9$ Av  
    - 设计相位函数来生成一个角谱Top Hat分布。 f 1d?.)  
    - 基于相位调制来计算对应的折射率调制。 gFh*eCo   
     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。 3a|\dav%  
    Ep}s}Stlr}  
    #/]nxW.S  
    照明光束参数 {b{s<@?  
    s@C}P  
    `{Ul!  
    波长:632.8nm -HuA \0J  
    激光光束直径(1/e2):700um
    \DzGQ{`~m  
    <QvOs@i*  
    理想输出场参数 P*o9a  
    @@%ataUSBT  
    $J2Gf(RU  
    直径:1° 0aAoV0fMDz  
    分辨率:≤0.03° =T_g}pu  
    效率:>70% Yw9GN2AG  
    杂散光:<20% Ls%MGs9PI  
    [!z,lY>  
    j@9T.P1  
    2.设计相位函数 n|;Im&,  
    _j3fAr(V  
    *2?@ |<(r  
    Yz bXuJ4  
     相位的设计请参考会话编辑器 :-'qC8C  
     Sc563_GRIN_Diffuser_1.seditor和优化文档Sc563_GRIN_Diffuser_2.dp。 7 3m1  
     设计没有离散相位级的phase-only传输。 ceV}WN19l  
    #`IN`m|  
    3.计算GRIN扩散器 =Uh$&m  
     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。 Jb(H %NJ  
     最大折射率调制为△n=+0.05。 #S(Hd?34,  
     最大层厚度如下: KSvE~h[#+  
    7Wno':w8  
    4.计算折射率调制 3Y &d=  
    +0~YP*I`/  
    从IFTA优化文档中显示优化的传输 :>*7=q=  
    / +\9S  
     将传输相位转变为实部,通过函数Manipulation→Field Quantity Operations→Move→Phase to Real。 /NlGFO*Z  
    /\Ef%@  
    xU vs:  
     生成正向函数,通过Manipulation→Amplitude/Real Part Manipulation→Lift Positive函数。 e!Hhs/&!T  
    IU[ [ H#  
    i$@:@&(~Y  
     乘以最大调制折射率(0.05),通过Manipulation→Operation with Constant→Multiply Constant函数。 G#CXs:1pd+  
    Ngwb Q7)  
    VnzZTG s  
     将数据转换成数据阵列:Manipulation→Create Numerical Data Array(参见下一张)。 9F vFhY  
    '7/)Ot(  
    $Y;RKe9  
    ;,TFr}p`  
     数据阵列可用于存储折射率调制。 "z c l|@  
     选择在下一个对话框中将实部转化为一个数据阵列图。 aYeR{Y]  
     插值应该设置为Nearest Neighbor来得到一个像素化折射率调制。 GmG 5[?)  
    nu^436MSOa  
    5.X/Y采样介质 )7d&NE_  
    >Q/Dk7#  
    ebq4g387X  
     GRIN扩散器层将由双界面元件模拟 Mhu*[a=;x  
     这个元件可以在平面层和任意折射率调制之间进行模拟。 ,bd_:  
     元件厚度对应于层厚度12.656μm。 N;d] 14|  
     折射率调制由采样x/y调制介质模拟。
    (mOtU8e  
    ~dSr5LUD  
    ; KA~Z5x;  
    &L:!VL{I  
     基材丙烯酸的离散数据应该从miscellaneous材料目录中加载。 h 0|s  
     折射率调制的数据阵列必须设置到介质中。 )1z@  
     应该选择像素化折射率调制。 q| 7(  
    LscGTs,  
    S @Y39  
     优化的GRIN介质是周期性结构。 只优化和指定一个单周期。 W/ \g~=vo  
     介质必须切换到周期模式。周期是1.20764μm×1.20764μm。 0%B/,/PxD  
    9^x> 3Bo  
    6.通过GRIN介质传播 : DNjhZ  
    vIvIfE  
    )_:NLo:  
    ;|RTx  
     通过折射率调制层传播的传播模型: H+#FSdy#  
    - 薄元近似 NRuNKl.v  
    - 分步光束传播方法。 8(De^H lO  
     对于这个案例,薄元近似足够准确。 jCY %|  
     在传播面板上选择传播方法,并且编辑传播设置。 z{543~Og59  
     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)。 Pfhmo $  
    DH=hH&[e(d  
    7.模拟结果 Zfw,7am/  
    角强度分布
    (参见Sc563_GRIN_Diffuser_3.lpd)
    vI?, 47Hj+  
    @CoIaUVP  
    8.结论 V+\Wb[zDJ  
    TvM~y\s  
     VirtualLab Fusion支持设计GRIN衍射光学元件和全息图。 "tZe>>I  
     优化的GRIN元件可以生成任意的二维强度分布。 m'U0'}Ld};  
     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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