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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) a#,lf9M  
Zg!E}B:z  
1.模拟任务 `ln= D$  
v=+>ids  
 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。 Umk!m] q  
 设计包括两个步骤: N_E :?Jo  
- 设计相位函数来生成一个角谱Top Hat分布。 k12mxR/  
- 基于相位调制来计算对应的折射率调制。 i(<do "Am<  
 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。 }-M% $ ~`  
" gi 1{  
7ZgFCK,8m,  
照明光束参数 I4 4bm?[S  
p"J\+R  
[2ZZPY9?Q  
波长:632.8nm Jm G)=$,  
激光光束直径(1/e2):700um
` _]tN  
t8b,@J`R  
理想输出场参数 {\-IAuM  
Q,xKi|$r  
3 ?DM AV  
直径:1° {-\VX2:;[9  
分辨率:≤0.03° }^B=f_Ag  
效率:>70% ?gOZY\[ma  
杂散光:<20% U}<;4Px]7v  
_}wy|T&7k&  
B1a&'WX?  
2.设计相位函数 tr\}lfK%  
|(a< b  
ws$!-t4<(  
uia-w^F e  
 相位的设计请参考会话编辑器 9l :Bum)9  
 Sc563_GRIN_Diffuser_1.seditor和优化文档Sc563_GRIN_Diffuser_2.dp。 G@igxnm}  
 设计没有离散相位级的phase-only传输。 g4^df%)&  
X+T +y>e a  
3.计算GRIN扩散器 }x1*4+Y1  
 GRIN扩散器应该包含一个1mm厚度石英玻璃作为基板,和一个折射率调制的丙烯酸薄层。 Yj^n4G(h  
 最大折射率调制为△n=+0.05。 T!N,1"r  
 最大层厚度如下: 3M{/9rR[  
YQ}bG{V  
4.计算折射率调制 85 tQHm6j  
RWi~34r  
从IFTA优化文档中显示优化的传输 9RoN,e8!  
wZm=h8d  
 将传输相位转变为实部,通过函数Manipulation→Field Quantity Operations→Move→Phase to Real。 )Aky:kM$  
@^$Xy<x  
#Xc6bA&  
 生成正向函数,通过Manipulation→Amplitude/Real Part Manipulation→Lift Positive函数。 zl j%v/9  
6 ztM(2[  
V[Jd1T  
 乘以最大调制折射率(0.05),通过Manipulation→Operation with Constant→Multiply Constant函数。 FXPw 5  
F$FCfP7  
r~uWr'}a}  
 将数据转换成数据阵列:Manipulation→Create Numerical Data Array(参见下一张)。 0'm4 ) \  
. 4"9o%  
1B;sSp.>  
<[2]p\rj  
 数据阵列可用于存储折射率调制。 4w:_4qyb  
 选择在下一个对话框中将实部转化为一个数据阵列图。 2c.~cNx`q[  
 插值应该设置为Nearest Neighbor来得到一个像素化折射率调制。 f_r1(o 5:Y  
A|V |vT7cb  
5.X/Y采样介质
O>z M(I+p  
;N4b~k)  
I#D{6%~  
 GRIN扩散器层将由双界面元件模拟。 z F'{{7o  
 这个元件可以在平面层和任意折射率调制之间进行模拟。 iXc-_V6  
 元件厚度对应于层厚度12.656μm。 %Lexu)odW  
 折射率调制由采样x/y调制介质模拟。 MC!K7ji  
Cyxt EzPp  
t+k"$zR  
N0h"EV[  
 基材丙烯酸的离散数据应该从miscellaneous材料目录中加载。 9~DoF]TM  
 折射率调制的数据阵列必须设置到介质中。 M=$y_9#  
 应该选择像素化折射率调制。 nJF"[w,?  
!JjB,1  
dZm>LVjG  
 优化的GRIN介质是周期性结构。 *usfJ-  
 只优化和指定一个单周期。 x2.G1  
 介质必须切换到周期模式。周期是 G6xdGUM  
1.20764μm×1.20764μm。
uAR!JJ  
34 W#  
6.通过GRIN介质传播 zr?%k]A%UO  
X&h4A4#P  
oYnA 3  
d:O>--$_tw  
 通过折射率调制层传播的传播模型: j|9;") 1  
- 薄元近似 vV-ATIf ^  
- 分步光束传播方法。 3x9O<H}  
 对于这个案例,薄元近似足够准确。 dC_L~ }=  
 在传播面板上选择传播方法,并且编辑传播设置。 N VzR2  
 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)。 1agyT  
+O}6 8 N  
7.模拟结果 QP)-O*+AA  
q"'^W<i  
角强度分布
(参见Sc563_GRIN_Diffuser_3.lpd)
5[esW  
8.结论 s"p}>BjMIC  
+q"d=   
 VirtualLab Fusion支持设计GRIN衍射光学元件和全息图。 zF.rsNY  
 优化的GRIN元件可以生成任意的二维强度分布。 C 7YZ;{t  
 可以模拟通过x/y平面上任意调制的介质中的光传播。 b{s_cOr/  
NTuS(7m  
QS,IM >Nr  
QQ:2987619807 K0yTHX?(.  
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