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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 oap4rHk}  
Vt#.eL)Ee  
 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。 ^<2p~h0 \  
 设计包括两个步骤: NC(~l  
- 设计相位函数来生成一个角谱Top Hat分布。 aqk!T%fg  
- 基于相位调制来计算对应的折射率调制。 (O3nL.  
 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。 %* }(}~  
EaN6^S=  
%7+qnH*;r  
照明光束参数 cVF "!.  
yY q,*<G  
L4nYXW0y  
波长:632.8nm MQ8J<A Pf-  
激光光束直径(1/e2):700um
ud('0 r',D  
S<Xf>-8w  
理想输出场参数 &%J08l6  
( a#BV}=  
aPL+=58r  
直径:1° 4.t-i5  
分辨率:≤0.03° DB,J3bm  
效率:>70% 3.y vvPFEM  
杂散光:<20% N~'c_l  
;:NJCuG  
Y}wyw8g/  
2.设计相位函数 oOFVb5qoFU  
3^yK!-Wp(  
c]!V'#U  
N;`n@9BF  
 相位的设计请参考会话编辑器 IH+|}z4N?>  
 Sc563_GRIN_Diffuser_1.seditor和优化文档Sc563_GRIN_Diffuser_2.dp。 Y.p;1"  
 设计没有离散相位级的phase-only传输。 ^iV)MTT  
tKXIk9e  
3.计算GRIN扩散器 }O p; g^W  
 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。 )9]PMA?u  
 最大折射率调制为△n=+0.05。 {+>-7 9b  
 最大层厚度如下: ;Rl x D 4p  
h/Y'<:  
4.计算折射率调制 G18b$z  
c7H^$_^=  
从IFTA优化文档中显示优化的传输 YGNP53CU  
]7A'7p $Y  
 将传输相位转变为实部,通过函数Manipulation→Field Quantity Operations→Move→Phase to Real。 <N~K ;n v  
;!Fn1|)  
&$H!@@09|w  
 生成正向函数,通过Manipulation→Amplitude/Real Part Manipulation→Lift Positive函数。 x]j W<A  
xyXa .  
R=\IEqqsi  
 乘以最大调制折射率(0.05),通过Manipulation→Operation with Constant→Multiply Constant函数。 2&cT~ZX&'  
o)/ 0a  
Zv{'MIv&v  
 将数据转换成数据阵列:Manipulation→Create Numerical Data Array(参见下一张)。 1_G^w qk  
~wdGd+ez  
M"L=L5OH-  
<C*hokqqP  
 数据阵列可用于存储折射率调制。 |Y.?_lC  
 选择在下一个对话框中将实部转化为一个数据阵列图。 ;hq\  
 插值应该设置为Nearest Neighbor来得到一个像素化折射率调制。 );YDtGip J  
rPm x  
5.X/Y采样介质
#<xm.  
[nh>vqum  
`WS&rmq&'  
 GRIN扩散器层将由双界面元件模拟。 [V`r^  
 这个元件可以在平面层和任意折射率调制之间进行模拟。 * v#o  
 元件厚度对应于层厚度12.656μm。 \Oo Wo  
 折射率调制由采样x/y调制介质模拟。 s>c=c-SP.  
-nwypu  
MHwIA*R  
n=q 76W\  
 基材丙烯酸的离散数据应该从miscellaneous材料目录中加载。 Dha1/g1q  
 折射率调制的数据阵列必须设置到介质中。 "J1 4C9u   
 应该选择像素化折射率调制。 '5tCz9}Y  
w32y3~  
q,%st~  
 优化的GRIN介质是周期性结构。 0*v2y*2V  
 只优化和指定一个单周期。  L"aeG  
 介质必须切换到周期模式。周期是 Ho]su?  
1.20764μm×1.20764μm。
:23P!^Y  
}-2|XD%]  
6.通过GRIN介质传播 Uw:"n]G]D?  
n&!-9:0  
G+m }MOQP7  
2KZneS`  
 通过折射率调制层传播的传播模型: D6Wa.,r  
- 薄元近似 moE2G?R  
- 分步光束传播方法。 Tj- s4x  
 对于这个案例,薄元近似足够准确。 R@2X3s:  
 在传播面板上选择传播方法,并且编辑传播设置。 V VCZ9MVJ  
 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)。 "Y.y:Vv;  
h yIV.W/  
7.模拟结果 8?C5L8)  
FGkVqZ Y2?  
角强度分布
(参见Sc563_GRIN_Diffuser_3.lpd)
& nK<:^n  
8.结论 P2nu;I_ &  
2Z%O7V~u  
 VirtualLab Fusion支持设计GRIN衍射光学元件和全息图。 WY]s |2a  
 优化的GRIN元件可以生成任意的二维强度分布。 C9;kpqNG#u  
 可以模拟通过x/y平面上任意调制的介质中的光传播。 t`QENXA}  
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