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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 3}+/\:q*  
    q[#\qT&QU  
     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。 7q?Yd AUz  
     设计包括两个步骤: *K)v&}uw  
    - 设计相位函数来生成一个角谱Top Hat分布。 l&rDa=m.J  
    - 基于相位调制来计算对应的折射率调制。 <hea%6  
     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。 yO6i "3  
    ~ U1iB  
    ?1{`~)"  
    照明光束参数 GWW@8GNI  
    )FP|}DCxQ  
    G^R;~J*TDE  
    波长:632.8nm *Z]| Z4Q/`  
    激光光束直径(1/e2):700um
    }}2 kA  
    UqHOS{\Sz  
    理想输出场参数  ZBXGu f  
    r:q#l~;^  
    l=oVC6C  
    直径:1° D;L :a`Y  
    分辨率:≤0.03° B -KOf  
    效率:>70% =j{jylC  
    杂散光:<20% e\dT~)c  
    <H p"ZCN  
    *"5a5.`%,  
    2.设计相位函数 R*y[/Aw  
    rNAu@B  
    z>{KeX:  
    EH3G|3^xz  
     相位的设计请参考会话编辑器 )k1,oUx  
     Sc563_GRIN_Diffuser_1.seditor和优化文档Sc563_GRIN_Diffuser_2.dp。 H>] z=w~  
     设计没有离散相位级的phase-only传输。 |x4yPYBL  
    |:?.-tq  
    3.计算GRIN扩散器 %8tN$8P  
     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。 <It7s1O  
     最大折射率调制为△n=+0.05。 3oKGeB;Ja  
     最大层厚度如下: =, 0a3D6b  
    ;!}SgzSH}  
    4.计算折射率调制 h=tu +pn  
    Psa8OJan  
    从IFTA优化文档中显示优化的传输 p^:Lj9Qax  
    9H}&Ri%  
     将传输相位转变为实部,通过函数Manipulation→Field Quantity Operations→Move→Phase to Real。 7`/qL "  
    c 2@@Rd~M  
    OW}A48X[+  
     生成正向函数,通过Manipulation→Amplitude/Real Part Manipulation→Lift Positive函数。 +m.8*^  
    $iPN5@F  
    tb{{oxa,k  
     乘以最大调制折射率(0.05),通过Manipulation→Operation with Constant→Multiply Constant函数。 _pGviGR  
    }ELCnN  
    |BkY"F7m9  
     将数据转换成数据阵列:Manipulation→Create Numerical Data Array(参见下一张)。 ?>8zU;Aj  
    Bg h$P  
    iq:[+  
    EAB+kY  
     数据阵列可用于存储折射率调制。 lnWi E}F  
     选择在下一个对话框中将实部转化为一个数据阵列图。 F"H!CJJu&  
     插值应该设置为Nearest Neighbor来得到一个像素化折射率调制。 w2+]C&B*  
    aTm.10{^  
    5.X/Y采样介质 j*u9+.   
    W~F/ZrT3A  
    \,!q[nC  
     GRIN扩散器层将由双界面元件模拟 SU'9+=_$  
     这个元件可以在平面层和任意折射率调制之间进行模拟。 C<t>m_t9  
     元件厚度对应于层厚度12.656μm。 HdUW(FZ  
     折射率调制由采样x/y调制介质模拟。
    F\R}no5C  
    emB D@r  
    -l@W)?$  
    0|!<|N<  
     基材丙烯酸的离散数据应该从miscellaneous材料目录中加载。 bJF/daC5  
     折射率调制的数据阵列必须设置到介质中。 l&Ghs@>Kl  
     应该选择像素化折射率调制。 ()#tR^T  
    &i^NStqu  
    ?1:/ 6  
     优化的GRIN介质是周期性结构。 只优化和指定一个单周期。 @!/fvP  
     介质必须切换到周期模式。周期是1.20764μm×1.20764μm。 DB%AO:8  
    "EYj Y->  
    6.通过GRIN介质传播 (y=o]Vy  
    &] F|U3  
    W+ '}O<  
    #(+HSZm  
     通过折射率调制层传播的传播模型: Qz(T[H5%W  
    - 薄元近似 (OcNC/9  
    - 分步光束传播方法。 !TL}~D:J  
     对于这个案例,薄元近似足够准确。 xO-U]%oq  
     在传播面板上选择传播方法,并且编辑传播设置。 )UZ0gfx  
     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)。 /)?P>!#;\  
    r&3o~!  
    7.模拟结果 Fg\| e%  
    角强度分布
    (参见Sc563_GRIN_Diffuser_3.lpd)
    w1#jVcUQ  
    KBRg95E~]l  
    8.结论 HL}~W}!j  
    E D^rWE_  
     VirtualLab Fusion支持设计GRIN衍射光学元件和全息图。 5[2.5/  
     优化的GRIN元件可以生成任意的二维强度分布。 `vxrC&,As  
     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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