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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 ]|[xY8 5}  
<NJ7mR}  
 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。 Ab_aB+g ]  
 设计包括两个步骤: ~MhPzu&B  
- 设计相位函数来生成一个角谱Top Hat分布。 m};_\Db`  
- 基于相位调制来计算对应的折射率调制。 3\(s=- vh  
 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。 =<e#  2  
"{V,(w8Dt  
B;K{Vo:C  
照明光束参数 V9<[v?.\  
~NTpMF  
/`s^.Xh  
波长:632.8nm Oi7=z?+j  
激光光束直径(1/e2):700um
gdT^QM:y4$  
_K;rM7  
理想输出场参数 ?` `+OH  
uq 6T|Zm  
T|{BT! W1E  
直径:1° a:;*"p[R  
分辨率:≤0.03° d!gm4hQhl  
效率:>70% +Nza@B d  
杂散光:<20% rg'? ?rq  
8\a)}k~4  
*|=&MU*+  
2.设计相位函数 k~vmHb  
\2+xMv)8  
eq@ v2o7  
lN1zfM  
 相位的设计请参考会话编辑器 72{kig9c  
 Sc563_GRIN_Diffuser_1.seditor和优化文档Sc563_GRIN_Diffuser_2.dp。 D8dTw{C  
 设计没有离散相位级的phase-only传输。 #g|j;{P  
$PTedJ}*Y  
3.计算GRIN扩散器 Hou{tUm{xC  
 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。 Fza)dJ 7  
 最大折射率调制为△n=+0.05。 }j:ae \(  
 最大层厚度如下: NeK:[Q@je  
9m'[52{o  
4.计算折射率调制 ivagS\Q  
@O3w4Zs  
从IFTA优化文档中显示优化的传输 FSBCk  
e6_.ID'3  
 将传输相位转变为实部,通过函数Manipulation→Field Quantity Operations→Move→Phase to Real。 oVhw2pKpM  
FVD}9ia  
[7Kn$OfP  
 生成正向函数,通过Manipulation→Amplitude/Real Part Manipulation→Lift Positive函数。 Ke/P [fo  
rxz3Mqg  
z44uhRh  
 乘以最大调制折射率(0.05),通过Manipulation→Operation with Constant→Multiply Constant函数。 txgGL'  
L;f=\q"g  
Q72wg~%w  
 将数据转换成数据阵列:Manipulation→Create Numerical Data Array(参见下一张)。 wM yPR_  
M"FAUqz`  
-w2g a1  
H\b5]q %  
 数据阵列可用于存储折射率调制。 G|MDo|q]  
 选择在下一个对话框中将实部转化为一个数据阵列图。 05zHLj  
 插值应该设置为Nearest Neighbor来得到一个像素化折射率调制。 3@&H)fdp6a  
pts}?   
5.X/Y采样介质
P0Jd6"sS"  
~d%Q1F*,=  
I^wj7cFo5  
 GRIN扩散器层将由双界面元件模拟。 -j$l@2g  
 这个元件可以在平面层和任意折射率调制之间进行模拟。 ,-1$Vh@wM  
 元件厚度对应于层厚度12.656μm。 Ab"uN  
 折射率调制由采样x/y调制介质模拟。 jQr~@15J#  
EiN.VU `  
SB'YV#--  
"''<:K|  
 基材丙烯酸的离散数据应该从miscellaneous材料目录中加载。 s7 KKH w  
 折射率调制的数据阵列必须设置到介质中。 zo5.}mr+  
 应该选择像素化折射率调制。 mQvKreo~  
395o[YZx*  
~^euaOFU 6  
 优化的GRIN介质是周期性结构。 4l1=l#\S  
 只优化和指定一个单周期。 $oQsh|sTI  
 介质必须切换到周期模式。周期是 3D.S[^s*  
1.20764μm×1.20764μm。
%<"11;0tp  
'H'+6   
6.通过GRIN介质传播 MU e 'xK  
Q)@1:(V/  
LWL>hd  
vX/A9Qi,U.  
 通过折射率调制层传播的传播模型: =5/;h+bk+3  
- 薄元近似 "[?/I3 {E  
- 分步光束传播方法。 n>0dz#  
 对于这个案例,薄元近似足够准确。 ]~.J@ 1?  
 在传播面板上选择传播方法,并且编辑传播设置。 pzax~Vp  
 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)。 ~fF }  
X@:fW  @  
7.模拟结果 u`'z~N4}  
RsD`9>6)  
角强度分布
(参见Sc563_GRIN_Diffuser_3.lpd)
&v-V_.0(H  
8.结论 F=om^6G%X5  
XH *tChf<  
 VirtualLab Fusion支持设计GRIN衍射光学元件和全息图。 *D{/p/|[  
 优化的GRIN元件可以生成任意的二维强度分布。 ThlJhTh<%4  
 可以模拟通过x/y平面上任意调制的介质中的光传播。 ^'fKey`  
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