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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 ]0L&v7[  
C{2xHd/*  
 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。 8BvonY t=8  
 设计包括两个步骤: Jjl`_X$CB  
- 设计相位函数来生成一个角谱Top Hat分布。 e L.(p k^<  
- 基于相位调制来计算对应的折射率调制。 A{B/lX)  
 设计相位函数是基于案例DO.002。在开始设计一个梯度折射率扩散器之前,我们迫切地推荐您先阅读这个案例。 jF[ 1za  
%p X6QRt?  
xUfbW;;]UU  
照明光束参数 .5!t:FPOv  
t\$U`V)  
"`asF g  
波长:632.8nm k<+0o))  
激光光束直径(1/e2):700um
sl*5Y#,|1  
hR5_+cuIp  
理想输出场参数 7)%+=@  
>[6{LAe~hp  
' H7x L  
直径:1° .G o{1[  
分辨率:≤0.03° L4L2O7  
效率:>70% z4E|Ai  
杂散光:<20% h~wi6^{&Y  
R>`}e+-D  
jjM{]  
2.设计相位函数 {-BRt)L[  
CIVnCy z  
9_sA&2P{uV  
_20#2i&  
 相位的设计请参考会话编辑器 #Km:}=  
 Sc563_GRIN_Diffuser_1.seditor和优化文档Sc563_GRIN_Diffuser_2.dp。 P=1I<Pew  
 设计没有离散相位级的phase-only传输。 Cye$H9 2  
k=GG>]<i  
3.计算GRIN扩散器 bqQq=SO  
 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。 yz2Ci0Dwy  
 最大折射率调制为△n=+0.05。 G^"Vo x4  
 最大层厚度如下: Ej7 /X ~  
$Ci0I+5w  
4.计算折射率调制 N8`?t5  
w-@6|o,S  
从IFTA优化文档中显示优化的传输 H'F6$ypoS  
^s.V;R  
 将传输相位转变为实部,通过函数Manipulation→Field Quantity Operations→Move→Phase to Real。 #yI.nzA*  
5d@t7[]  
76.{0 c  
 生成正向函数,通过Manipulation→Amplitude/Real Part Manipulation→Lift Positive函数。 |y20Hi':  
flgRpXt  
~XeFOM q  
 乘以最大调制折射率(0.05),通过Manipulation→Operation with Constant→Multiply Constant函数。 -*2Mf Mh  
i@NqC;~;  
m`6Yc:@E  
 将数据转换成数据阵列:Manipulation→Create Numerical Data Array(参见下一张)。 [7m1Q<  
(6v (9p  
fIF<g@s  
e4FM} z[  
 数据阵列可用于存储折射率调制。 `]Bxn) b(  
 选择在下一个对话框中将实部转化为一个数据阵列图。 Il.Ed-&62  
 插值应该设置为Nearest Neighbor来得到一个像素化折射率调制。 {K#NB_*To  
:R):b  
5.X/Y采样介质
7j7e61 Ax  
``ekR6[8c  
kX:tc   
 GRIN扩散器层将由双界面元件模拟。 ;O  0+,  
 这个元件可以在平面层和任意折射率调制之间进行模拟。 aAu>Tn86D.  
 元件厚度对应于层厚度12.656μm。 CXtU"X  
 折射率调制由采样x/y调制介质模拟。 ":3 VJ(eY  
D\ /xu-&  
D}3XFuZs_  
z'p:gv]  
 基材丙烯酸的离散数据应该从miscellaneous材料目录中加载。 (wmBjQ]B<  
 折射率调制的数据阵列必须设置到介质中。 `IINq{Zk  
 应该选择像素化折射率调制。 P\CDd=yWc  
9t@:4O  
Ch )dLPz@  
 优化的GRIN介质是周期性结构。 *b}>cn)<v  
 只优化和指定一个单周期。 t0:AScZY   
 介质必须切换到周期模式。周期是 ,a?\M M9$  
1.20764μm×1.20764μm。
j\RpO'+}  
%=j3jj[  
6.通过GRIN介质传播 6B$q,"%S@  
;jK#[*y  
yz+, gLY  
b{DiM098  
 通过折射率调制层传播的传播模型: sM1RU  
- 薄元近似 !S%6Uzsj  
- 分步光束传播方法。 (wRBd  
 对于这个案例,薄元近似足够准确。 g=}v>[k E  
 在传播面板上选择传播方法,并且编辑传播设置。 PZ8U6K'  
 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)。 RnfXN)+P  
rg(lCL&:S  
7.模拟结果 }2)DPP:ic  
}W)=@t  
角强度分布
(参见Sc563_GRIN_Diffuser_3.lpd)
~`Qko-a&  
8.结论 v;y0jD#b  
(kTXP_  
 VirtualLab Fusion支持设计GRIN衍射光学元件和全息图。 {mE! Vf  
 优化的GRIN元件可以生成任意的二维强度分布。 ?(KvQK|d4  
 可以模拟通过x/y平面上任意调制的介质中的光传播。 (\puf+  
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