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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 _6ax{:/Q  
    `bi_)i6Low  
     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。 ~E6+2t*  
     设计包括两个步骤: WbDC  
    - 设计相位函数来生成一个角谱Top Hat分布。 Q]?J%P.  
    - 基于相位调制来计算对应的折射率调制。 OrH1fhh   
     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。 $b 71  
    XY t8vJ  
    m+gG &`&u  
    照明光束参数 )'I<xx'1  
    /qQ2@k  
    I\4`90uBN  
    波长:632.8nm _ L:w;Oy9T  
    激光光束直径(1/e2):700um
    ThQEQ6y  
    FLnAN;  
    理想输出场参数 sFz4^Kn  
    ?KuJs9SM  
     [;LPeO  
    直径:1° OFAqP1o{$  
    分辨率:≤0.03° PM?Ri^55<L  
    效率:>70% {R8P $  
    杂散光:<20% 2'^OtM,  
    BRok 89  
    N,+g/o\f  
    2.设计相位函数 hG3$ ]i9  
    E,?aBRxy  
    ;<)-*?m9  
    Gt%?[  
     相位的设计请参考会话编辑器 tlxjs]{0E  
     Sc563_GRIN_Diffuser_1.seditor和优化文档Sc563_GRIN_Diffuser_2.dp。 8RT0&[  
     设计没有离散相位级的phase-only传输。 OsSiBb,W79  
    waq_d.  
    3.计算GRIN扩散器 x 3co?  
     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。 %>:)4A  
     最大折射率调制为△n=+0.05。 3\l9Sf=M|  
     最大层厚度如下: 3LnyQ  
    Mw7UU1 ei  
    4.计算折射率调制 j<-o{6r  
    F4{. 7BT  
    从IFTA优化文档中显示优化的传输 J3SbyI!T  
    @ DKl<F  
     将传输相位转变为实部,通过函数Manipulation→Field Quantity Operations→Move→Phase to Real。  >33b@)  
    nk,Mo5iqV  
    &$Ip$"H  
     生成正向函数,通过Manipulation→Amplitude/Real Part Manipulation→Lift Positive函数。 nPX'E`ut-V  
    Ytnr$*5.  
    jP6G.aiO  
     乘以最大调制折射率(0.05),通过Manipulation→Operation with Constant→Multiply Constant函数。 0$h$7'a  
    Y~ ?YA/.x  
    kT=|tQ@  
     将数据转换成数据阵列:Manipulation→Create Numerical Data Array(参见下一张)。 WG=r? xE  
    @y2Bq['  
    eOO*gM=  
    WjxBNk'f  
     数据阵列可用于存储折射率调制。 t"Rf67  
     选择在下一个对话框中将实部转化为一个数据阵列图。 |N.q[>^R  
     插值应该设置为Nearest Neighbor来得到一个像素化折射率调制。 -@?>nLQb  
    ]1$AAmQH  
    5.X/Y采样介质 x(6.W"-S  
    _BaS\U%1(  
    XzFqQ- H  
     GRIN扩散器层将由双界面元件模拟 z#67rh {  
     这个元件可以在平面层和任意折射率调制之间进行模拟。 R,Uy3N  
     元件厚度对应于层厚度12.656μm。 dOgM9P  
     折射率调制由采样x/y调制介质模拟。
    j`M<M[C*4N  
    wm[d5A4  
    =U|SK"oO  
    3/<^R}w\  
     基材丙烯酸的离散数据应该从miscellaneous材料目录中加载。 j~> #{"C  
     折射率调制的数据阵列必须设置到介质中。 l zkn B  
     应该选择像素化折射率调制。 5. UgJ/  
    *Z(C' )7r  
    l_IX+4(@b|  
     优化的GRIN介质是周期性结构。 只优化和指定一个单周期。 >(J!8*7  
     介质必须切换到周期模式。周期是1.20764μm×1.20764μm。 .y/?~+N^  
    "Z?":|%7  
    6.通过GRIN介质传播 itMc!bUQ  
    } +Z;zm@/6  
    QZP;k!"w  
    56aJE .?<  
     通过折射率调制层传播的传播模型: UZ0O j5B.  
    - 薄元近似 ,fL e%RP  
    - 分步光束传播方法。 G?(:Z=  
     对于这个案例,薄元近似足够准确。 {D.0_=y~2  
     在传播面板上选择传播方法,并且编辑传播设置。 pMrf i}esx  
     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)。 e+aQ$1^t  
    #?| z&9  
    7.模拟结果 ZWW}r~d{  
    角强度分布
    (参见Sc563_GRIN_Diffuser_3.lpd)
    k(^b  
    }('QIvq2  
    8.结论 GUZi }a|=  
    ( ~o+pp!  
     VirtualLab Fusion支持设计GRIN衍射光学元件和全息图。 +T;qvx6  
     优化的GRIN元件可以生成任意的二维强度分布。 c67!OHumP  
     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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