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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: 10-30
    1.模拟任务 ` #0:gEo  
    MyOd,vU  
     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。 gE-tjoJ  
     设计包括两个步骤: :x3QRF  
    - 设计相位函数来生成一个角谱Top Hat分布。 KA5v+~  
    - 基于相位调制来计算对应的折射率调制。 " > ypIR<  
     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。 *YI98  
    XE RUo  
    /|w6:;$;mn  
    照明光束参数 5{TsiZh4  
    qfF~D0}  
    3qgS&js 7  
    波长:632.8nm J[&@PUy  
    激光光束直径(1/e2):700um
    a"1t-x  
    2 B1q*`6R  
    理想输出场参数 y<UK:^t31V  
    S E<FL/x1#  
    !"AvY y9  
    直径:1° E#34Wh2z  
    分辨率:≤0.03° y G~?MEh{  
    效率:>70% ,O5NLg-  
    杂散光:<20% ]2A^1Del  
    810|Tj*U%  
    pp?D7S  
    2.设计相位函数 2YL?,uLS  
    qw301]y  
    =>S]q71  
    >dXGee>'M  
     相位的设计请参考会话编辑器 ]|pe>:gf'  
     Sc563_GRIN_Diffuser_1.seditor和优化文档Sc563_GRIN_Diffuser_2.dp。 (M|Dx\_  
     设计没有离散相位级的phase-only传输。 d7^}tM  
    u~N?N W Q  
    3.计算GRIN扩散器 HdI8f!X'TG  
     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。 Ep_HcX`  
     最大折射率调制为△n=+0.05。 Z{.8^u1I  
     最大层厚度如下: UBKu /@[f@  
    @)+AaC#-  
    4.计算折射率调制 &<g|gsG`  
    .Z`R^2MU  
    从IFTA优化文档中显示优化的传输 &, vcJ{.  
    `cn#B BV  
     将传输相位转变为实部,通过函数Manipulation→Field Quantity Operations→Move→Phase to Real。 3d8L6GJ  
    ;<Sd~M4f  
    Ufj`euY  
     生成正向函数,通过Manipulation→Amplitude/Real Part Manipulation→Lift Positive函数。 1.JK3 3  
    w_c"@CjkE  
     'c&Ed  
     乘以最大调制折射率(0.05),通过Manipulation→Operation with Constant→Multiply Constant函数。 lgAoJ[  
    '6`3(TK.a  
    3yme1Mb  
     将数据转换成数据阵列:Manipulation→Create Numerical Data Array(参见下一张)。 $p8xEcQdU#  
    sjTZF-  
    e ,'_xV  
    G5_=H,Vmd  
     数据阵列可用于存储折射率调制。 @s>Czm5  
     选择在下一个对话框中将实部转化为一个数据阵列图。 Xq4O@V  
     插值应该设置为Nearest Neighbor来得到一个像素化折射率调制。 ldcqe$7,  
    G>_*djUf  
    5.X/Y采样介质 ^6x%*/l|  
    ITQA0PI SL  
    eIF5ZPSZi  
     GRIN扩散器层将由双界面元件模拟 f)rq%N &  
     这个元件可以在平面层和任意折射率调制之间进行模拟。 ]! &FKy  
     元件厚度对应于层厚度12.656μm。 tFn)aa~L  
     折射率调制由采样x/y调制介质模拟。
    4B;=kL_f  
    &E F!OBR  
    F;EwQjTF  
    ,,.QfUj/&  
     基材丙烯酸的离散数据应该从miscellaneous材料目录中加载。 ;+_:,_  
     折射率调制的数据阵列必须设置到介质中。 5~U/   
     应该选择像素化折射率调制。 Kn{4;Xk\  
    yzn%<H~  
    w "F 9l  
     优化的GRIN介质是周期性结构。 只优化和指定一个单周期。 5I;&mW`1,`  
     介质必须切换到周期模式。周期是1.20764μm×1.20764μm。 j;Gtu  
    539>WyG5  
    6.通过GRIN介质传播 ]mq|w  
    2qNt,;DQ  
    ;d$rdFA_  
    EWt[z.`T1  
     通过折射率调制层传播的传播模型: rKc9b<Ir  
    - 薄元近似 bj^5yX;2  
    - 分步光束传播方法。 X`/k)N>l  
     对于这个案例,薄元近似足够准确。 0auYG><=  
     在传播面板上选择传播方法,并且编辑传播设置。 l'1pw  
     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)。 C =xa5Y  
    aKDKmHd  
    7.模拟结果 B@))8.h]  
    角强度分布
    (参见Sc563_GRIN_Diffuser_3.lpd)
    Po0A#Zl  
    QL/(72K  
    8.结论 bWS&Yk(  
     A@('pA85  
     VirtualLab Fusion支持设计GRIN衍射光学元件和全息图。 xH,a=8&9  
     优化的GRIN元件可以生成任意的二维强度分布。 E=Bf1/c\  
     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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