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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) >o,l/# z  
M>_ U9g  
1.模拟任务 8qF OO3c\V  
@b{I0+li"/  
 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。 Zv&<r+<g  
 设计包括两个步骤: c>.=;'2  
- 设计相位函数来生成一个角谱Top Hat分布。 vMv? fE"  
- 基于相位调制来计算对应的折射率调制。 X 3q2XU  
 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。 bJ5 VlK67R  
|$+ xVi8  
e.VR9O]G  
照明光束参数 w gU2q|  
,LftQ1*;  
6O\a\z  
波长:632.8nm ZBsV  
激光光束直径(1/e2):700um
L|]!ULi$d  
nv'YtmR  
理想输出场参数 UR<a7j"@2  
ZZ2vdy38  
\9N )71n(  
直径:1° n =qu?xu  
分辨率:≤0.03° ni~1)"U.  
效率:>70% BBDt^$  
杂散光:<20% ESi'3mbeC  
R?5v //[  
RcpKv;=iB  
2.设计相位函数 pKNrEq  
7&w$@zs87  
kG>m(n  
_>RTef L5  
 相位的设计请参考会话编辑器 (,^jgv|I  
 Sc563_GRIN_Diffuser_1.seditor和优化文档Sc563_GRIN_Diffuser_2.dp。 UiQF4Uc"  
 设计没有离散相位级的phase-only传输。 m TgsvC  
K'U8ft*_  
3.计算GRIN扩散器 n7VQi+i'  
 GRIN扩散器应该包含一个1mm厚度石英玻璃作为基板,和一个折射率调制的丙烯酸薄层。 T%O2=h\} E  
 最大折射率调制为△n=+0.05。 2#)z%K6T  
 最大层厚度如下: vR*p1Kq:  
.!Q*VTW  
4.计算折射率调制 SL 5QhP  
12LGWhDp  
从IFTA优化文档中显示优化的传输 @XQItc<  
,~*pPhQ8m  
 将传输相位转变为实部,通过函数Manipulation→Field Quantity Operations→Move→Phase to Real。 X[J?  
0HPqoen$  
D]'/5]~z<  
 生成正向函数,通过Manipulation→Amplitude/Real Part Manipulation→Lift Positive函数。 U#g ,XJ  
nA#N,^Rr  
AQjf\i  
 乘以最大调制折射率(0.05),通过Manipulation→Operation with Constant→Multiply Constant函数。 4_W*LG~2s  
ypLt6(1j%  
OJT%?P%@{  
 将数据转换成数据阵列:Manipulation→Create Numerical Data Array(参见下一张)。 } e]tn)  
H>Q X?>j  
Lq]t6o ]  
)R6-]TkA_  
 数据阵列可用于存储折射率调制。 CfEACH4_  
 选择在下一个对话框中将实部转化为一个数据阵列图。 XCj8QM.o  
 插值应该设置为Nearest Neighbor来得到一个像素化折射率调制。 fb?YDM  
FO{?Z%& ;  
5.X/Y采样介质
W *~[KdgC  
]/[$3rPwZ  
}9~U5UXWU  
 GRIN扩散器层将由双界面元件模拟。 89P'WFOFK  
 这个元件可以在平面层和任意折射率调制之间进行模拟。 6Sz|3ms  
 元件厚度对应于层厚度12.656μm。 g=e~YM85  
 折射率调制由采样x/y调制介质模拟。 :=?od 0]W  
]PQ6 em  
&f-x+y  
tQ,3nI!|xF  
 基材丙烯酸的离散数据应该从miscellaneous材料目录中加载。 o?/fObV@(  
 折射率调制的数据阵列必须设置到介质中。 Q?V'3ZZF!  
 应该选择像素化折射率调制。 F*p@hl  
_<u>? Qt  
*]*0uo  
 优化的GRIN介质是周期性结构。 Xq%ijo  
 只优化和指定一个单周期。 ->)0jZax  
 介质必须切换到周期模式。周期是 HQGH7<=Om  
1.20764μm×1.20764μm。
6kHuKxY,  
M.``o1b  
6.通过GRIN介质传播 6vf<lmN  
,SH^L|I  
{r?+PQQ#  
6r)B|~,OA  
 通过折射率调制层传播的传播模型: _Lgi5B%   
- 薄元近似 >!PCEw<i  
- 分步光束传播方法。 r#NR3_@9  
 对于这个案例,薄元近似足够准确。 OZ4%6/  
 在传播面板上选择传播方法,并且编辑传播设置。 2#X>^LH  
 场采样必须设置为手动模式并且采样距离为4.5μm(半像素尺寸)。 ?*:BgaR_  
^?S lM  
7.模拟结果 Cuc+9  
9`cj9zz7  
角强度分布
(参见Sc563_GRIN_Diffuser_3.lpd)
#{5h6IC  
8.结论 gg@Ew4L&  
(l}nwyh5  
 VirtualLab Fusion支持设计GRIN衍射光学元件和全息图。 o3Z<tI8-V  
 优化的GRIN元件可以生成任意的二维强度分布。 E=]$nE]b  
 可以模拟通过x/y平面上任意调制的介质中的光传播。 nZ4@g@e2  
#Yx /ubg6  
8TCbEPS@Q  
QQ:2987619807 Da ]zbz%%  
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