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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 e{7\pQK  
L;* s-j6y  
 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。 fz\Q>u'T  
 设计包括两个步骤: h~m,0nGO  
- 设计相位函数来生成一个角谱Top Hat分布。 b,^Gj]7  
- 基于相位调制来计算对应的折射率调制。 J09jBQ] 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。 X%+lgm+  
g_1#if&  
+4.s4&f)  
照明光束参数 $'%GB $.  
&s='$a; 4  
T#H^ }`  
波长:632.8nm Bl*}*SPU  
激光光束直径(1/e2):700um
Y@`uBB[  
+U2lwd!j  
理想输出场参数 &yvvea]  
E`UkL*Q  
f4h~c  
直径:1° \c -m\|  
分辨率:≤0.03° *^uK=CH1?(  
效率:>70% _"ciHYHBQ  
杂散光:<20% 1>OlBp  
B=!!R]dxA  
Y>8Qj+d  
2.设计相位函数 d/bimQ  
Ifn|wrx;g  
>[AmIYg  
' @RF  
 相位的设计请参考会话编辑器 Y {^*y  
 Sc563_GRIN_Diffuser_1.seditor和优化文档Sc563_GRIN_Diffuser_2.dp。 q1T)H2S  
 设计没有离散相位级的phase-only传输。 z_!IA ] v  
v-tI`Qpb  
3.计算GRIN扩散器 SO=gG 2E  
 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。 :$$~$P  
 最大折射率调制为△n=+0.05。 x ;|HT  
 最大层厚度如下: `Pvi+:6\Y  
6u0>3-[6OD  
4.计算折射率调制 q< XFw-Pv  
4<i#TCGex3  
从IFTA优化文档中显示优化的传输 WR{m?neE_N  
uQIPnd(V  
 将传输相位转变为实部,通过函数Manipulation→Field Quantity Operations→Move→Phase to Real。 >$JE!.p%o  
HG;;M6  
Q>,&@  
 生成正向函数,通过Manipulation→Amplitude/Real Part Manipulation→Lift Positive函数。 XM`GK>*aC(  
hzsQK _;S  
ENZym  
 乘以最大调制折射率(0.05),通过Manipulation→Operation with Constant→Multiply Constant函数。 )Ka-vX)D@  
~HB#7+b  
< D/K[mz-  
 将数据转换成数据阵列:Manipulation→Create Numerical Data Array(参见下一张)。 )8A.Wg4S;c  
N1Vj;-  
uge r:cD  
9;+&}:IVS  
 数据阵列可用于存储折射率调制。 /oT~CB..  
 选择在下一个对话框中将实部转化为一个数据阵列图。 ubM1Qr  
 插值应该设置为Nearest Neighbor来得到一个像素化折射率调制。 `;j1H<L  
k24I1DlR8  
5.X/Y采样介质
9^XZ|`  
,^([aK  
f'oTN!5WF  
 GRIN扩散器层将由双界面元件模拟。 MJ JC6:  
 这个元件可以在平面层和任意折射率调制之间进行模拟。 Cw,a)XB  
 元件厚度对应于层厚度12.656μm。 4 neZw'm  
 折射率调制由采样x/y调制介质模拟。 ^3dc#5]Xf  
)/jDt dI  
uOA/r@7I}S  
8g0 #WV  
 基材丙烯酸的离散数据应该从miscellaneous材料目录中加载。 3gUY13C}:p  
 折射率调制的数据阵列必须设置到介质中。 z\m$>C|  
 应该选择像素化折射率调制。 cb^IJA9}  
28"1ONs 3  
b-_l&;NWg  
 优化的GRIN介质是周期性结构。 I6^y` 2X  
 只优化和指定一个单周期。 05 6K)E  
 介质必须切换到周期模式。周期是 KR ( apO  
1.20764μm×1.20764μm。
@} r*KF-  
h>`[p,o  
6.通过GRIN介质传播 -s 0SQe{!_  
".>#Qp%  
hoFgs9  
g$uiwqNA%  
 通过折射率调制层传播的传播模型: -dM~3'  
- 薄元近似 TB>_#+:  
- 分步光束传播方法。 6|EOB~|  
 对于这个案例,薄元近似足够准确。 nk|(cyt)  
 在传播面板上选择传播方法,并且编辑传播设置。 eQ'E`S_d  
 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)。 E:9RskI  
TgcCR:eL=  
7.模拟结果 _/:--Z  
5S4Nx>  
角强度分布
(参见Sc563_GRIN_Diffuser_3.lpd)
(csk   
8.结论 1|p\rHGd  
;-1KPDIp`  
 VirtualLab Fusion支持设计GRIN衍射光学元件和全息图。 aG7Lm2{c"  
 优化的GRIN元件可以生成任意的二维强度分布。 (Mfqzy  
 可以模拟通过x/y平面上任意调制的介质中的光传播。 1O Ft}>1  
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