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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 o_8Wnx^  
\5|MW)x  
 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。 x8w l  
 设计包括两个步骤: 8Kw, 1O:  
- 设计相位函数来生成一个角谱Top Hat分布。 nz|6CP  
- 基于相位调制来计算对应的折射率调制。 C(8VXtx_  
 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。 9>ajhFyOhX  
jB<B_"  
A+|bJ>q  
照明光束参数 EHy15RL  
,wf:Fr  
~R&rQJJeJ  
波长:632.8nm 7Kf  
激光光束直径(1/e2):700um
yh2)Pc[  
e |K_y~  
理想输出场参数 0!-'4+"  
qt(4?_J  
Xdi<V_!BC-  
直径:1° + -uQ] ^n  
分辨率:≤0.03° et2;{Tb,5  
效率:>70% v w 6$v  
杂散光:<20% CBO*2?]s  
denxcDFu/~  
o}DR p4;Ka  
2.设计相位函数 mPU}]1*p  
b@c(Nv  
+`bnQn]x+  
lz!(OO,g  
 相位的设计请参考会话编辑器 kebk f,`p  
 Sc563_GRIN_Diffuser_1.seditor和优化文档Sc563_GRIN_Diffuser_2.dp。 -oUGmV_  
 设计没有离散相位级的phase-only传输。 wmww7  
I{ Ip  
3.计算GRIN扩散器 veuX />!  
 GRIN扩散器应该包含一个1mm厚度石英玻璃作为基板,和一个折射率调制的丙烯酸薄层。 XHxJzYMc  
 最大折射率调制为△n=+0.05。 k-H6c  
 最大层厚度如下: ,,H;2xYf  
] )iP?2{  
4.计算折射率调制 gg.]\#3g  
0$ON`Vsu|  
从IFTA优化文档中显示优化的传输 Mq#m;v$E  
gzlxkv-F{  
 将传输相位转变为实部,通过函数Manipulation→Field Quantity Operations→Move→Phase to Real。 Ell14Iki  
RP$h;0EQG  
#8sy QWlG  
 生成正向函数,通过Manipulation→Amplitude/Real Part Manipulation→Lift Positive函数。 =/}Rnl+c  
W/\pqH  
vp2w^/])u  
 乘以最大调制折射率(0.05),通过Manipulation→Operation with Constant→Multiply Constant函数。 >;XtJJS  
D_?Tj  
&',#j]I  
 将数据转换成数据阵列:Manipulation→Create Numerical Data Array(参见下一张)。 Zr1"'+-  
]?)uYot  
\?oT.z5VG&  
A1F$//a  
 数据阵列可用于存储折射率调制。 *Lxt{z`9  
 选择在下一个对话框中将实部转化为一个数据阵列图。 sZ~03QvkT  
 插值应该设置为Nearest Neighbor来得到一个像素化折射率调制。 KAXjvZN1  
ZJW8S  
5.X/Y采样介质
7TEpjSuF  
XlD=<$Nk7  
epKr6 xq  
 GRIN扩散器层将由双界面元件模拟。 _h4]gZ  
 这个元件可以在平面层和任意折射率调制之间进行模拟。 +pq) 7  
 元件厚度对应于层厚度12.656μm。 ? A;RTM  
 折射率调制由采样x/y调制介质模拟。 k-a1^K3  
 [Rub  
g)\Tex<  
l?$X.Cw X  
 基材丙烯酸的离散数据应该从miscellaneous材料目录中加载。 +'SL5d*  
 折射率调制的数据阵列必须设置到介质中。 }cI-]|)|2  
 应该选择像素化折射率调制。 (&NLLrsio  
0C.5Qx   
.wp[uLE  
 优化的GRIN介质是周期性结构。 jygUf|  
 只优化和指定一个单周期。 %TRJ  
 介质必须切换到周期模式。周期是 IP$eJL[&D"  
1.20764μm×1.20764μm。
%,1TAmJfHa  
8\9W:D@"x  
6.通过GRIN介质传播 7FkiT  
VRgckh m  
tV_3!7m0$  
~CHcbEWk)W  
 通过折射率调制层传播的传播模型: Q!3-P  
- 薄元近似 n $N M  
- 分步光束传播方法。 <mki@{;|  
 对于这个案例,薄元近似足够准确。 3 ^x&G?)  
 在传播面板上选择传播方法,并且编辑传播设置。 0FE_><e  
 场采样必须设置为手动模式并且采样距离为4.5μm(半像素尺寸)。 "=+i~N#Sc  
:R +BC2x  
7.模拟结果 g]JRAM  
M@7U]X$g  
角强度分布
(参见Sc563_GRIN_Diffuser_3.lpd)
X^dasU{*  
8.结论 _.R]K$U  
88<d<)7t  
 VirtualLab Fusion支持设计GRIN衍射光学元件和全息图。 !SE  
 优化的GRIN元件可以生成任意的二维强度分布。 a * CXg.i  
 可以模拟通过x/y平面上任意调制的介质中的光传播。 F'>yBDm*OM  
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