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infotek 2020-11-05 11:09

设计和分析GRIN扩散器(完整)

教程565(1.0) qZ4DO*%b3  
WPPmh~:  
1.模拟任务 O@l`D`  
Agl[Z>Q  
 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。 4u<oe_n  
 设计包括两个步骤: [j5L}e!T  
- 设计相位函数来生成一个角谱Top Hat分布。 ]1klfp,`  
- 基于相位调制来计算对应的折射率调制。 x{=ty*E  
 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。 [g<JP~4]  
c[4Z_5B  
sp JB6n(  
照明光束参数 5@i/4%S  
]g:VvTJ;?  
Pd>hd0!.%  
波长:632.8nm >]Y`-*vw&  
激光光束直径(1/e2):700um
F77~156  
`S%p D.g,2  
理想输出场参数 I&4|T<j  
8NpQ"0X  
!bQ5CB  
直径:1° )jn xR${M  
分辨率:≤0.03° Yk:\oM   
效率:>70% 4-s Uy  
杂散光:<20% q$K^E  
Pj^6.f+  
Ur_~yX]Mo  
2.设计相位函数 @;pTQ 5 I  
=YI<L8@g~  
~/QzL.S;p  
Tc{r}y[)  
 相位的设计请参考会话编辑器 8USF;k  
 Sc563_GRIN_Diffuser_1.seditor和优化文档Sc563_GRIN_Diffuser_2.dp。 Qd$d*mwg:  
 设计没有离散相位级的phase-only传输。 A!SHt7ysJ  
3HWI;  
3.计算GRIN扩散器 WG9x_X&XJ  
 GRIN扩散器应该包含一个1mm厚度石英玻璃作为基板,和一个折射率调制的丙烯酸薄层。 nNf/$h#;O  
 最大折射率调制为△n=+0.05。 y;uk|#qnPS  
 最大层厚度如下: [5>0om5  
`*N2x\+X  
4.计算折射率调制 =xg pr*   
xCGvLvFn  
从IFTA优化文档中显示优化的传输 evq *&.6\  
=Bl#CE)X  
 将传输相位转变为实部,通过函数Manipulation→Field Quantity Operations→Move→Phase to Real。 7|*|xLrVY  
rT <=`9^{  
j$BM$q/c  
 生成正向函数,通过Manipulation→Amplitude/Real Part Manipulation→Lift Positive函数。 )0YMi!&j`  
AS~O*(po  
yo3'\I  
 乘以最大调制折射率(0.05),通过Manipulation→Operation with Constant→Multiply Constant函数。 |K7JU^"OQ  
a,!c6'QE  
 ^~?VD  
 将数据转换成数据阵列:Manipulation→Create Numerical Data Array(参见下一张)。 .pK_j~}P  
q8`JRmt)H  
&*r YY\I  
5_#wOz0u$  
 数据阵列可用于存储折射率调制。 Jk 0 ;<2j  
 选择在下一个对话框中将实部转化为一个数据阵列图。 ^|(F|Z  
 插值应该设置为Nearest Neighbor来得到一个像素化折射率调制。 Z#%4QIz ?  
(Jy7  
5.X/Y采样介质
v~9PS2  
^dld\t:tV7  
Syo1Dq6z.  
 GRIN扩散器层将由双界面元件模拟。 b1R%JY7/S  
 这个元件可以在平面层和任意折射率调制之间进行模拟。 AKejWh  
 元件厚度对应于层厚度12.656μm。 skf7Si0z  
 折射率调制由采样x/y调制介质模拟。 7jvf:#\LtL  
)L<NW{  
D`V03}\-  
9Y3_.qa(.  
 基材丙烯酸的离散数据应该从miscellaneous材料目录中加载。 !SMIb(~[z  
 折射率调制的数据阵列必须设置到介质中。 QQj)"XJ29  
 应该选择像素化折射率调制。  W^Wr  
TkM8GK-3  
bODCC5yL  
 优化的GRIN介质是周期性结构。 jA?A)YNQb  
 只优化和指定一个单周期。 c=0S]_  
 介质必须切换到周期模式。周期是 IXDj;~GF  
1.20764μm×1.20764μm。
(Z fY/  
<j+DY@*  
6.通过GRIN介质传播 gG!L#J?  
tt $DWmm  
40w,:$  
v[E*K@6f  
 通过折射率调制层传播的传播模型: d,tGW  
- 薄元近似 b3N1SC:Wn  
- 分步光束传播方法。 4V@raI-  
 对于这个案例,薄元近似足够准确。 d="Oge8  
 在传播面板上选择传播方法,并且编辑传播设置。 MqDz cB]  
 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)。 <b.?G  
U-&dn%Sq  
7.模拟结果 JR] /\(  
1qp<Fz[  
角强度分布
(参见Sc563_GRIN_Diffuser_3.lpd)
q$L=G  
8.结论 &mXJL3iN  
P:,'   
 VirtualLab Fusion支持设计GRIN衍射光学元件和全息图。 S~X&^JvT  
 优化的GRIN元件可以生成任意的二维强度分布。 Xn@\p5<  
 可以模拟通过x/y平面上任意调制的介质中的光传播。 SaceIV%(  
{]BPSj{B  
c5C 2xE}T  
QQ:2987619807 jM]B\cvN  
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