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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 z`UL)W  
-=BQVJ_dK{  
 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。 @ hH;d\W#  
 设计包括两个步骤: @Ee{ GH^-  
- 设计相位函数来生成一个角谱Top Hat分布。 h|OqM:J;  
- 基于相位调制来计算对应的折射率调制。 G)5w_^&%  
 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。 `|K30hRp:  
FEj{/  
*i zPLM}+  
照明光束参数 O="# yE)  
j`jF{k b  
X`bN/sI  
波长:632.8nm f)w>V3~w,  
激光光束直径(1/e2):700um
N,U<.{T=A  
Eukj2 a  
理想输出场参数 ol]"r5#Q_H  
S^nshQI  
A41*4!L=  
直径:1° )X-b|D4O  
分辨率:≤0.03° 55xa Z#|  
效率:>70% DM"nxTVre  
杂散光:<20% 2u 8z>/G  
)]x/MC:9r  
z5G<h  
2.设计相位函数 l`c&nf6  
t.wB\Kmt\  
vi?{H*H4c  
! bbVa/  
 相位的设计请参考会话编辑器 o,l3j|1  
 Sc563_GRIN_Diffuser_1.seditor和优化文档Sc563_GRIN_Diffuser_2.dp。 u,AZMjlF  
 设计没有离散相位级的phase-only传输。 I4'mU$)U  
4oW6&1  
3.计算GRIN扩散器 mlC_E)Ed5  
 GRIN扩散器应该包含一个1mm厚度石英玻璃作为基板,和一个折射率调制的丙烯酸薄层。 ^Wb|Pl  
 最大折射率调制为△n=+0.05。 dx['7l;I  
 最大层厚度如下: #B7_5y^  
sevaNs  
4.计算折射率调制 *m2{6N_  
M$&aNt;  
从IFTA优化文档中显示优化的传输 A[20ic  
j8/rd  
 将传输相位转变为实部,通过函数Manipulation→Field Quantity Operations→Move→Phase to Real。 UeNa  
JU^ {!u  
 c(Liwuj  
 生成正向函数,通过Manipulation→Amplitude/Real Part Manipulation→Lift Positive函数。 y9W6e "  
]pUf[^4  
(!kd9uV  
 乘以最大调制折射率(0.05),通过Manipulation→Operation with Constant→Multiply Constant函数。 S[!sJ-rG  
\-(.cj)?  
^6&?R?y  
 将数据转换成数据阵列:Manipulation→Create Numerical Data Array(参见下一张)。 v:otR%yt  
AIZs^ `_  
EB8=*B8  
3I0=^ >A  
 数据阵列可用于存储折射率调制。 A gKG>%0  
 选择在下一个对话框中将实部转化为一个数据阵列图。 kmHIU}Z  
 插值应该设置为Nearest Neighbor来得到一个像素化折射率调制。 bvyX(^I[q  
#H9J/k_  
5.X/Y采样介质
9 Yv;Dom  
jSMvZJX3n  
OsS5WY0H  
 GRIN扩散器层将由双界面元件模拟。 !uaV6K  
 这个元件可以在平面层和任意折射率调制之间进行模拟。 a/ d'(]  
 元件厚度对应于层厚度12.656μm。 N}`.N  
 折射率调制由采样x/y调制介质模拟。 Yphru"\$  
aH@Ux?-}  
TR2X' `:O  
"#7~}Z B  
 基材丙烯酸的离散数据应该从miscellaneous材料目录中加载。 }bj dK  
 折射率调制的数据阵列必须设置到介质中。 &Xr@nt0H  
 应该选择像素化折射率调制。 w74 )kIi  
n _G< /8  
02g!mJW>}y  
 优化的GRIN介质是周期性结构。 );4lM%]eb  
 只优化和指定一个单周期。 8?ig/HSt2  
 介质必须切换到周期模式。周期是 Gb)!]:8  
1.20764μm×1.20764μm。
 Fa  
SplEY!.k  
6.通过GRIN介质传播 p3?!}VM!y  
oK cgP  
y+3< ] N  
pqaQ%|<  
 通过折射率调制层传播的传播模型: 8Ar5^.k  
- 薄元近似 W<Ms0  
- 分步光束传播方法。 G2#={g{  
 对于这个案例,薄元近似足够准确。 }9n{E-bj*  
 在传播面板上选择传播方法,并且编辑传播设置。 tvNh@it:F  
 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)。 r;3{%S._  
\0 &7^  
7.模拟结果 CD$0Z  
*5( h,s3&  
角强度分布
(参见Sc563_GRIN_Diffuser_3.lpd)
3+6s}u)  
8.结论 D{h sa  
25xpq^Zw  
 VirtualLab Fusion支持设计GRIN衍射光学元件和全息图。 2[WH8l+  
 优化的GRIN元件可以生成任意的二维强度分布。 SKTf=rY  
 可以模拟通过x/y平面上任意调制的介质中的光传播。 b21c} rI3  
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