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infotek 2023-03-21 08:40

设计和分析GRIN扩散器(完整)

1.模拟任务 agjv{  
D3)zk@N  
 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。 \ gLHi~  
 设计包括两个步骤: Gi "941zVl  
- 设计相位函数来生成一个角谱Top Hat分布。 o>7ts&rk  
- 基于相位调制来计算对应的折射率调制。 ~-PjW#J%  
 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。 \'9PZ6q{  
wg0 \_@3  
Ti'}MC+0  
照明光束参数 !"<MsoY@  
( YQWbOk  
`;)\u  
波长:632.8nm wc!onZX5  
激光光束直径(1/e2):700um
j{NNSi3  
7oq[38zB  
理想输出场参数 Sp}tD<V  
`;>= '"O!\  
lWqrU1Sjl  
直径:1° I =1+h  
分辨率:≤0.03° l'\pk<V  
效率:>70%  nv0]05.4  
杂散光:<20% T'LIrf  
* 1Od-3  
7DIIx}A  
2.设计相位函数 F$^Su<w5l  
9:e YU =  
kI:}| _  
u-tQ9ioKC  
 相位的设计请参考会话编辑器 bks/ `rIA  
 Sc563_GRIN_Diffuser_1.seditor和优化文档Sc563_GRIN_Diffuser_2.dp。 KyzFnVH3)  
 设计没有离散相位级的phase-only传输。 <x&%~6j  
1P(|[W1  
3.计算GRIN扩散器 !}4MN:r  
 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。 ({NAMc*  
 最大折射率调制为△n=+0.05。 )=-0M9e.{  
 最大层厚度如下: (sQr X{~  
%zSuK8kxV  
4.计算折射率调制 8 O67  
_z54Ycr4H  
从IFTA优化文档中显示优化的传输 y| Ir._bt  
z8 [yt282  
 将传输相位转变为实部,通过函数Manipulation→Field Quantity Operations→Move→Phase to Real。 zcva-ze:;  
g7&9"  
8P"_#M?!  
 生成正向函数,通过Manipulation→Amplitude/Real Part Manipulation→Lift Positive函数。 |QMhMGjV  
Ton94:9bZ  
Y;)dct  
 乘以最大调制折射率(0.05),通过Manipulation→Operation with Constant→Multiply Constant函数。 "3<da*D1  
&`fhEN  
i,|0@Vy  
 将数据转换成数据阵列:Manipulation→Create Numerical Data Array(参见下一张)。 STglw-TC\  
J@OB`2?Zv  
o,xxh  
m~dC3}e8/?  
 数据阵列可用于存储折射率调制。 A.D{.a  
 选择在下一个对话框中将实部转化为一个数据阵列图。 2CzaL,je[  
 插值应该设置为Nearest Neighbor来得到一个像素化折射率调制。 TuW/N L|  
EaWS. eK  
5.X/Y采样介质
z.CywME<)t  
w=}uwvn NX  
D)@YI.T  
 GRIN扩散器层将由双界面元件模拟。 Raw)9tUt  
 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 {B\kq8  
 元件厚度对应于层厚度12.656μm。 e4G4GZH8  
 折射率调制由采样x/y调制介质模拟。 VOr1  
3( ]M{4j  
r@{~ 5&L  
YhRWz=l  
 基材丙烯酸的离散数据应该从miscellaneous材料目录中加载。 0x9x@gF  
 折射率调制的数据阵列必须设置到介质中。 4pln5v=  
 应该选择像素化折射率调制。 8&Myva  
c5Q<$86  
'oN\hy($,h  
 优化的GRIN介质是周期性结构。 !gLkJ)  
 只优化和指定一个单周期。 DaH?@Q  
 介质必须切换到周期模式。周期是 &*s0\ 8  
1.20764μm×1.20764μm。
jA(>sz  
gaf$uT2  
6.通过GRIN介质传播 ZbT/$\0(6  
fRfn2jA)d  
Nk[2nyeO>  
Pub0IIs  
 通过折射率调制层传播的传播模型: h!#:$|Q  
- 薄元近似 *FfMI  
- 分步光束传播方法。 U;n*j3wT  
 对于这个案例,薄元近似足够准确。 ,KJw|x4}\  
 在传播面板上选择传播方法,并且编辑传播设置。 KK,Z"){  
 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)。 1.D-FPK  
I2 a6w<b  
7.模拟结果 !6G?zipB  
J>^\oAgpE  
角强度分布
(参见Sc563_GRIN_Diffuser_3.lpd)
w0ZLcND{  
8.结论 kSc{^-<R  
HK)cKzG[s!  
 VirtualLab Fusion支持设计GRIN衍射光学元件和全息图。 IG?'zppjd6  
 优化的GRIN元件可以生成任意的二维强度分布。 O'GG Ti]e  
 可以模拟通过x/y平面上任意调制的介质中的光传播。 UA~RK2k?  
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