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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 EQ<RDhC@b  
@|\R}k%(  
 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。 =f1B,%7G+5  
 设计包括两个步骤: ymN!-x8q>'  
- 设计相位函数来生成一个角谱Top Hat分布。 WYrI|^[>  
- 基于相位调制来计算对应的折射率调制。 831JwS R  
 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。 ,Hn^z<f   
wJ+Aw  
}{[mrG   
照明光束参数 <F=9*.@D   
Anm=*;*M`  
mXzrEI  
波长:632.8nm W# US#<9Y  
激光光束直径(1/e2):700um
)|bC^{kH!l  
 n_nl{  
理想输出场参数 sOU_j:A80;  
Q.U$nph\%d  
>~nF=   
直径:1° g I]GUD-  
分辨率:≤0.03° <Fz~7WVd  
效率:>70% \ I`p|&vG  
杂散光:<20% Q{g;J`Z)p  
\G |%Zw|  
3AcD,,M>>  
2.设计相位函数 ;gg\;i}^  
a->3`c  
bG F7Zh9  
1.<q3q  
 相位的设计请参考会话编辑器 M~Ttb29{  
 Sc563_GRIN_Diffuser_1.seditor和优化文档Sc563_GRIN_Diffuser_2.dp。 @`36ku  
 设计没有离散相位级的phase-only传输。 "Z=5gj  
U_GgCI)  
3.计算GRIN扩散器 >slm$~rv  
 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。 rjx6Djo>  
 最大折射率调制为△n=+0.05。 DL'iS  
 最大层厚度如下: *hLQ  
<^?1uzxH8A  
4.计算折射率调制 t"072a  
ikD1N  
从IFTA优化文档中显示优化的传输 jnB~sbyA  
wI B`%V  
 将传输相位转变为实部,通过函数Manipulation→Field Quantity Operations→Move→Phase to Real。 `o]g~AKX  
%V9ZyQg%*  
RwI[R)k  
 生成正向函数,通过Manipulation→Amplitude/Real Part Manipulation→Lift Positive函数。 ew _-Eb  
B.r4$:+jb2  
ZK;zm  
 乘以最大调制折射率(0.05),通过Manipulation→Operation with Constant→Multiply Constant函数。 66x?A0P  
mm[2wfTE  
G;NF5`*4mc  
 将数据转换成数据阵列:Manipulation→Create Numerical Data Array(参见下一张)。 b$ %0.s  
(;Y8pKl1e  
05yZad*  
;W>Cqg=  
 数据阵列可用于存储折射率调制。 [r+ZE7$2b"  
 选择在下一个对话框中将实部转化为一个数据阵列图。 >_OYhgs1w  
 插值应该设置为Nearest Neighbor来得到一个像素化折射率调制。 BrRL7xX  
m5mu:  
5.X/Y采样介质
W[EKD 7  
AfeCK1mC@  
tCxF~L@  
 GRIN扩散器层将由双界面元件模拟。 HK\~Qnq  
 这个元件可以在平面层和任意折射率调制之间进行模拟。 yRp"jcD  
 元件厚度对应于层厚度12.656μm。 sGh(#A0Pt  
 折射率调制由采样x/y调制介质模拟。 1f",}qe;  
s,#>m*Rh  
qW:HNEiir  
!EUan  
 基材丙烯酸的离散数据应该从miscellaneous材料目录中加载。 z'T) =ycT  
 折射率调制的数据阵列必须设置到介质中。 .ERO|$fv  
 应该选择像素化折射率调制。 oh# \]c\f  
2'=T[<nNB  
;7N{^"r  
 优化的GRIN介质是周期性结构。 ][}0#'/mV  
 只优化和指定一个单周期。 X7k.zlH7T  
 介质必须切换到周期模式。周期是 l Va &"   
1.20764μm×1.20764μm。
U9b?i$  
=UyLk-P w  
6.通过GRIN介质传播 W9NX=gE4  
D %Xo&V[  
cGjPxG;  
 {o(j^@  
 通过折射率调制层传播的传播模型: N F)~W#  
- 薄元近似 #o1=:PQaC  
- 分步光束传播方法。 LL:_L<  
 对于这个案例,薄元近似足够准确。 |:8bNm5[  
 在传播面板上选择传播方法,并且编辑传播设置。 6@DF  
 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)。 .\>v0Du  
mI74x3 [  
7.模拟结果 )"Ztlhs`#  
D3|I:Xm  
角强度分布
(参见Sc563_GRIN_Diffuser_3.lpd)
<&C]s b  
8.结论 N-lkYL-%\j  
&b:1I 7Cp*  
 VirtualLab Fusion支持设计GRIN衍射光学元件和全息图。 H;RwO@v  
 优化的GRIN元件可以生成任意的二维强度分布。 03C0L&  
 可以模拟通过x/y平面上任意调制的介质中的光传播。 k:7(D_  
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