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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 lt(,/  
    r;S%BFMJS  
     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。 -4X,x  
     设计包括两个步骤: 3,iL#_+t  
    - 设计相位函数来生成一个角谱Top Hat分布。 ~r@'kUXKK  
    - 基于相位调制来计算对应的折射率调制。 9X=#wh,q  
     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。 )(?s=<H  
    r+ vtKb  
    in B}ydk  
    照明光束参数 Wx:_F;  
    )w/f 'fq  
    d6(qc< /!r  
    波长:632.8nm ,[~Ydth  
    激光光束直径(1/e2):700um
    p>R F4  
    )Cx8?\/c=x  
    理想输出场参数 kqHh@]Z0'  
    RV&2y=eb  
    )\^%w9h  
    直径:1° W*8D@a0 _  
    分辨率:≤0.03° }H^#}  
    效率:>70% J-u,6c  
    杂散光:<20% 6x -PGq  
    #=$4U!yL  
    r$0=b -  
    2.设计相位函数 }KZ/>Z;^  
    i*2z7MY  
    PQf FpmG  
    EiT raWV"O  
     相位的设计请参考会话编辑器 2|Tt3/Rn  
     Sc563_GRIN_Diffuser_1.seditor和优化文档Sc563_GRIN_Diffuser_2.dp。 R %}k52`  
     设计没有离散相位级的phase-only传输。 oNiS"\t  
    o AQ92~b  
    3.计算GRIN扩散器 %/'[GC'y!  
     GRIN扩散器应该包含一个1mm厚度石英玻璃作为基板,和一个折射率调制的丙烯酸薄层。 Ke,-8e#Q  
     最大折射率调制为△n=+0.05。 "~FXmKcX  
     最大层厚度如下: oWJ}]ip  
    Ppx*  
    4.计算折射率调制 GWP"i77y0s  
    %\- +SeC  
    从IFTA优化文档中显示优化的传输 ~\i uV  
    q F}5mUcZ4  
     将传输相位转变为实部,通过函数Manipulation→Field Quantity Operations→Move→Phase to Real。 _&BnET  
    ([$F5 q1TR  
    E}a3.6)p  
     生成正向函数,通过Manipulation→Amplitude/Real Part Manipulation→Lift Positive函数。 gc(1,hv  
    4+ 4? 0R  
    Xi0/Wb h\  
     乘以最大调制折射率(0.05),通过Manipulation→Operation with Constant→Multiply Constant函数。 X\$M _b>O  
    6tnAE':  
    8zpK; +  
     将数据转换成数据阵列:Manipulation→Create Numerical Data Array(参见下一张)。 "@ox=  
    ^?juY}rZ=|  
    T!;<Fy"p  
    }1$8)zH  
     数据阵列可用于存储折射率调制。 Ex*g>~e  
     选择在下一个对话框中将实部转化为一个数据阵列图。 s )To#  
     插值应该设置为Nearest Neighbor来得到一个像素化折射率调制。 Rx'7tff%I  
    WMI/Y 9N  
    5.X/Y采样介质 3a#!^ G!~  
    Cg&1  
    7&sCEYEb  
     GRIN扩散器层将由双界面元件模拟 se)I2T{J  
     这个元件可以在平面层和任意折射率调制之间进行模拟。 +_`F@^R_   
     元件厚度对应于层厚度12.656μm。 2QBtwlQ?[  
     折射率调制由采样x/y调制介质模拟。
    Gn_v}31d%  
    ltD:w{PO]  
    2_Pe/  
    sH&8"5BT%  
     基材丙烯酸的离散数据应该从miscellaneous材料目录中加载。 Z:n33xh=<  
     折射率调制的数据阵列必须设置到介质中。 t@4vEKw?.X  
     应该选择像素化折射率调制。 n_c0=YH  
    |kVxrq  
    q#WqU8~Y  
     优化的GRIN介质是周期性结构。 只优化和指定一个单周期。 [PQG]"  
     介质必须切换到周期模式。周期是1.20764μm×1.20764μm。 '.^JN@  
    j+Tk|GRab  
    6.通过GRIN介质传播 {O"dj;RU  
    IGI2).$[  
    L9AfLw5&X  
    ! q1Ql18n  
     通过折射率调制层传播的传播模型: cu""vtK   
    - 薄元近似 S[ 2`7'XV  
    - 分步光束传播方法。 |L+GM"hg  
     对于这个案例,薄元近似足够准确。 wr#+q1 v  
     在传播面板上选择传播方法,并且编辑传播设置。 Z1OcGRN!  
     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)。 6zNN 8  
    8[y7(Xw  
    7.模拟结果 _c #P  
    角强度分布
    (参见Sc563_GRIN_Diffuser_3.lpd)
    0\ gE^=o[  
    C3memimN  
    8.结论 9PR&/Q F5  
    $23R%8j   
     VirtualLab Fusion支持设计GRIN衍射光学元件和全息图。 ?px x,o6l  
     优化的GRIN元件可以生成任意的二维强度分布。 as\V, {<  
     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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