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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 b$ve sJ  
|Y$uqRdV  
 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。 sYe?M,  
 设计包括两个步骤: s }UjGFP  
- 设计相位函数来生成一个角谱Top Hat分布。 4]G?G]lS>  
- 基于相位调制来计算对应的折射率调制。 n[T[DCQ,  
 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。 Q1O}ly}JS  
@.b+av4J  
S{PJUAu  
照明光束参数 ?EJD?,}  
9xO#tu]  
? WF/|/  
波长:632.8nm |X0Y-  
激光光束直径(1/e2):700um
wfU7G[  
TD'L'm|2  
理想输出场参数 c(:f\Wc3Z  
vy0X_DPCr  
mQCeo}7N5  
直径:1° }4Tc  
分辨率:≤0.03° bSfpbo4(  
效率:>70% `tHvD=`m.  
杂散光:<20% BGOuDKz9C  
UUzYbuS>&l  
0~ZFv Wv  
2.设计相位函数 biSz?DJ>  
^HV>`Pjd}=  
$nb[G$  
bu:S:`  
 相位的设计请参考会话编辑器 \R|4( +]x  
 Sc563_GRIN_Diffuser_1.seditor和优化文档Sc563_GRIN_Diffuser_2.dp。 DB-l$rj  
 设计没有离散相位级的phase-only传输。 AvdXEY(-  
Xe<sJ. &Wf  
3.计算GRIN扩散器 lz YEx  
 GRIN扩散器应该包含一个1mm厚度石英玻璃作为基板,和一个折射率调制的丙烯酸薄层。 tE@;X=  
 最大折射率调制为△n=+0.05。 E=e*VEjy  
 最大层厚度如下: 5jd,{<  
bn^{c  
4.计算折射率调制 E"+QJ~!  
k"NVV$;  
从IFTA优化文档中显示优化的传输 uT}' Y)m  
Po ZuMF  
 将传输相位转变为实部,通过函数Manipulation→Field Quantity Operations→Move→Phase to Real。 R]OpQ[k  
AWP"b?^G|  
k p<OJy  
 生成正向函数,通过Manipulation→Amplitude/Real Part Manipulation→Lift Positive函数。 7w'wjX-  
[x9KVd ^d  
IB[)TZ2m  
 乘以最大调制折射率(0.05),通过Manipulation→Operation with Constant→Multiply Constant函数。 Tav*+  
c lNkph  
:?/cPg'D  
 将数据转换成数据阵列:Manipulation→Create Numerical Data Array(参见下一张)。 *MJX?  
U<CTubF  
!P)O(i=  
UD8op]>L  
 数据阵列可用于存储折射率调制。 XmEq2v  
 选择在下一个对话框中将实部转化为一个数据阵列图。 !q9+9 *6  
 插值应该设置为Nearest Neighbor来得到一个像素化折射率调制。 |2abmuR0  
xYmxc9)2  
5.X/Y采样介质
W7 Cc  
nq6@6GRG  
9\/xOwR  
 GRIN扩散器层将由双界面元件模拟。 8ELCs<xI  
 这个元件可以在平面层和任意折射率调制之间进行模拟。 MrDc$p W G  
 元件厚度对应于层厚度12.656μm。 /4g1zrU  
 折射率调制由采样x/y调制介质模拟。 5\e9@1Rc  
BsEF'h'Owh  
@7?#Y|`  
*.!Np9l,V  
 基材丙烯酸的离散数据应该从miscellaneous材料目录中加载。 cUvz2TK  
 折射率调制的数据阵列必须设置到介质中。 )rekY;  
 应该选择像素化折射率调制。 P %#<I}0C  
:.$3vaZ@  
s;3={e.  
 优化的GRIN介质是周期性结构。 rNB_W.  
 只优化和指定一个单周期。 F;+|sMrq  
 介质必须切换到周期模式。周期是 4|CtRF<L  
1.20764μm×1.20764μm。
K#pNe c  
EL(nDv  
6.通过GRIN介质传播 =~=*&I4Dp  
C!fMW+C@  
;*:Pw?'  
qYlhlHD  
 通过折射率调制层传播的传播模型: Pmh8sw  
- 薄元近似 Zo g']=  
- 分步光束传播方法。 {&\jW!&n  
 对于这个案例,薄元近似足够准确。 vvKEv/pN7  
 在传播面板上选择传播方法,并且编辑传播设置。 8C67{^`::  
 场采样必须设置为手动模式并且采样距离为4.5μm(半像素尺寸)。 aFS,GiB  
!*oi!ysU;O  
7.模拟结果 v 8$>rwB  
5 u*-L_  
角强度分布
(参见Sc563_GRIN_Diffuser_3.lpd)
O"F_*  
8.结论 OH">b6>\  
[%77bv85.G  
 VirtualLab Fusion支持设计GRIN衍射光学元件和全息图。 (X?%^^e!  
 优化的GRIN元件可以生成任意的二维强度分布。 qzf!l"bT  
 可以模拟通过x/y平面上任意调制的介质中的光传播。 |j#C|V%kV  
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