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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 1i2w<VG1  
    (iP,YKG1?  
     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。 n-Y'LK40Os  
     设计包括两个步骤: x=)$sD-3  
    - 设计相位函数来生成一个角谱Top Hat分布。 \]El%j4  
    - 基于相位调制来计算对应的折射率调制。 '_Oprx  
     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。 bc-)y3gHU  
    m8'1@1d|  
    b5R*]  
    照明光束参数 *@^0xz{\z  
    j+/*NM_y3  
    }IL@j A  
    波长:632.8nm }lVUa{ubf  
    激光光束直径(1/e2):700um
    aoS1Yt'@  
    G.T1rUh=  
    理想输出场参数 .EwK>ro4  
    7a net  
    ?CDq^)T[  
    直径:1° i2E7$[  
    分辨率:≤0.03° -%|I  
    效率:>70% RwWQ$Eb_s  
    杂散光:<20% Qt 2hb  
    kF .b)  
    ZxQP,Ys_Y  
    2.设计相位函数 7O#>N}|  
    tHeLq*))  
    <5%We(3  
    uip]K{/A!e  
     相位的设计请参考会话编辑器 9m{rQ P/  
     Sc563_GRIN_Diffuser_1.seditor和优化文档Sc563_GRIN_Diffuser_2.dp。 6~LpBlb  
     设计没有离散相位级的phase-only传输。 yM@cml6Ox  
    I4'j_X t  
    3.计算GRIN扩散器 e`^j_V nEH  
     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。 4NIfQYC.  
     最大折射率调制为△n=+0.05。 |*i-Q @ D  
     最大层厚度如下: da@ .J9  
    tP-c>|cz  
    4.计算折射率调制 f`e.c_n(  
    2_Z6 0]  
    从IFTA优化文档中显示优化的传输 _NFJm(X.  
    Z/x~:u_  
     将传输相位转变为实部,通过函数Manipulation→Field Quantity Operations→Move→Phase to Real。 0'uj*Y{L  
    FceT'  
    Ai;Pht9qi  
     生成正向函数,通过Manipulation→Amplitude/Real Part Manipulation→Lift Positive函数。 R#>E{[9  
    {YFru6$  
    1Jt%I'C?  
     乘以最大调制折射率(0.05),通过Manipulation→Operation with Constant→Multiply Constant函数。 Alz#zBGb  
    =[kv@ p  
    S5JnJkNn  
     将数据转换成数据阵列:Manipulation→Create Numerical Data Array(参见下一张)。 G`jhzG  
    ln5On_Wm  
    5|Qr"c$p  
    J']W7!p  
     数据阵列可用于存储折射率调制。 XJ"9D#"a>  
     选择在下一个对话框中将实部转化为一个数据阵列图。 6c:$[owC  
     插值应该设置为Nearest Neighbor来得到一个像素化折射率调制。 -SQYr  
    AO6;aT  
    5.X/Y采样介质 @u^Ib33  
    f+ &yc'[  
    s6I]H  
     GRIN扩散器层将由双界面元件模拟 y3#\mBiw  
     这个元件可以在平面层和任意折射率调制之间进行模拟。 $1e@3mzM  
     元件厚度对应于层厚度12.656μm。 0Ko,S(M_  
     折射率调制由采样x/y调制介质模拟。
    myXV~6R 3  
    0^=S:~G  
    ?k#% AM  
    J0IK =Y  
     基材丙烯酸的离散数据应该从miscellaneous材料目录中加载。 hY!G>d{J  
     折射率调制的数据阵列必须设置到介质中。 dn Xc- <  
     应该选择像素化折射率调制。 aozk,{9-  
    m<E7cY3mX  
    WKG=d]5  
     优化的GRIN介质是周期性结构。 只优化和指定一个单周期。 (<12&=WxE  
     介质必须切换到周期模式。周期是1.20764μm×1.20764μm。 -?uwlpm#  
    ^P[*yf  
    6.通过GRIN介质传播 N`M5`=.  
    tc[PJH&P  
     [7bY(  
    T*oH tpFj#  
     通过折射率调制层传播的传播模型: &IcDUr]L  
    - 薄元近似 XP'KgTF  
    - 分步光束传播方法。 -Jhf]  
     对于这个案例,薄元近似足够准确。 {PU[MHZF  
     在传播面板上选择传播方法,并且编辑传播设置。 $hL0/T-m  
     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)。 0t) IW D  
    X_h+\ 7N>  
    7.模拟结果 L@/+u+j0  
    角强度分布
    (参见Sc563_GRIN_Diffuser_3.lpd)
    Z"n]y4h  
    }5~ ;jN=k  
    8.结论 Z1Ms ~tch  
    E_++yK^=  
     VirtualLab Fusion支持设计GRIN衍射光学元件和全息图。 }Eav@3h6  
     优化的GRIN元件可以生成任意的二维强度分布。 \ .:CL?m#  
     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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