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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 f|- m ^/y  
>|l;*Kw,/P  
 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。 bin6i2b  
 设计包括两个步骤: D3<IuWeM  
- 设计相位函数来生成一个角谱Top Hat分布。 Ak xH  
- 基于相位调制来计算对应的折射率调制。 [GtcaX{Zz  
 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。 l%^h2 o  
7ZS>1  
|$YyjYK  
照明光束参数 B1|?RfCe  
lr9=OlH  
z[WC7hvU  
波长:632.8nm "sFW~Y  
激光光束直径(1/e2):700um
Oamv9RyDvC  
whV&qe;sw  
理想输出场参数 \BN|?r$a  
~Y\QGuT  
k%{ l4  
直径:1° aXRv}WO$>k  
分辨率:≤0.03° m,\i  
效率:>70% ]b}B~jD  
杂散光:<20% " <<A  
mG0L !5  
/m97CC#+  
2.设计相位函数 4O$mR  
K|`+C1!  
9 TqoLX  
^Y$QR]  
 相位的设计请参考会话编辑器 E|Q{]&$;Z"  
 Sc563_GRIN_Diffuser_1.seditor和优化文档Sc563_GRIN_Diffuser_2.dp。 [:Be[pLC  
 设计没有离散相位级的phase-only传输。 3 t/ R2M  
Hr(6TLNw  
3.计算GRIN扩散器 aPprMQ5  
 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。 h8em\<;  
 最大折射率调制为△n=+0.05。 $"/UK3|d  
 最大层厚度如下: -UJ?L  
`GPQ((la  
4.计算折射率调制 _B}9 f  
:lNg:r$4  
从IFTA优化文档中显示优化的传输 D`en%Lf!m  
_Q> "\_,  
 将传输相位转变为实部,通过函数Manipulation→Field Quantity Operations→Move→Phase to Real。 3 sl=>;-  
<}&7 a s  
}I\-HP8!gv  
 生成正向函数,通过Manipulation→Amplitude/Real Part Manipulation→Lift Positive函数。 3QIdN  
P= e4lF.  
R_7 6W&  
 乘以最大调制折射率(0.05),通过Manipulation→Operation with Constant→Multiply Constant函数。 %Nl`~Kz9U  
Jth=.9mrM  
r)Or\HL  
 将数据转换成数据阵列:Manipulation→Create Numerical Data Array(参见下一张)。 <]~ZPk[  
h(_P9E[g  
`ovgWv  
yE}BfU {.  
 数据阵列可用于存储折射率调制。 [$^A@bqk  
 选择在下一个对话框中将实部转化为一个数据阵列图。 10?qjjb&  
 插值应该设置为Nearest Neighbor来得到一个像素化折射率调制。 U{"f.Z:Ydo  
?<! nm&~  
5.X/Y采样介质
"@4ghot t  
u %'y_C3  
Z{} n8 b*  
 GRIN扩散器层将由双界面元件模拟。 .?B{GnB>  
 这个元件可以在平面层和任意折射率调制之间进行模拟。 \<X2ns@Tf  
 元件厚度对应于层厚度12.656μm。 Ey'J]KVW  
 折射率调制由采样x/y调制介质模拟。 !Qcir&]C>  
pL! a  
@^'$r&M  
7(NXCAO81  
 基材丙烯酸的离散数据应该从miscellaneous材料目录中加载。 V`[P4k+b   
 折射率调制的数据阵列必须设置到介质中。 *o!l/>4g  
 应该选择像素化折射率调制。 $6# lTYN~  
o*-9J2V=J  
vu<#wW*9  
 优化的GRIN介质是周期性结构。 t-!m vx9Z  
 只优化和指定一个单周期。 BMpF02Y|4  
 介质必须切换到周期模式。周期是 !9DX=?  
1.20764μm×1.20764μm。
 #I;D  
9qr UM`z$g  
6.通过GRIN介质传播 Fom>'g*  
%kq ^]S2O  
Ssf+b!e]  
}a^|L"  
 通过折射率调制层传播的传播模型: 5KJ%]B(H2  
- 薄元近似 ZjS(ad*.2  
- 分步光束传播方法。 +}U2@03I  
 对于这个案例,薄元近似足够准确。 HxZ.OZbR  
 在传播面板上选择传播方法,并且编辑传播设置。 +;dXDZ2  
 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)。 uH\w.  
O:e#!C8^  
7.模拟结果 @cIgxp  
x,\!DLq:p  
角强度分布
(参见Sc563_GRIN_Diffuser_3.lpd)
!R6ApB4ZI  
8.结论 NI.`mc6X d  
RLHYw@-j@  
 VirtualLab Fusion支持设计GRIN衍射光学元件和全息图。 O,|\"b1(  
 优化的GRIN元件可以生成任意的二维强度分布。 Pw{"_g  
 可以模拟通过x/y平面上任意调制的介质中的光传播。 hVM2/j  
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