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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 1dq.UW\  
54OYAkPCk  
 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。 J\%:jg( m  
 设计包括两个步骤: >YW>=5_  
- 设计相位函数来生成一个角谱Top Hat分布。 C VUDN2  
- 基于相位调制来计算对应的折射率调制。 & p%,+|  
 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。 >}I}9y+  
3}+/\:q*  
kj8zWG4KH  
照明光束参数 (r|T&'yK  
[X I5Bu ~  
J8%|Gd0#4  
波长:632.8nm p"JSYF 9]  
激光光束直径(1/e2):700um
P]TT  
Y!`?q8z$G  
理想输出场参数 W@G[ gS\T  
X XF9oy8  
4 hj2rK'y  
直径:1° 0L1P'*LRU  
分辨率:≤0.03° Y}Dp{  
效率:>70%  Ntqc=z  
杂散光:<20% pFK |4u  
j\vK`.z  
^AM_A>HnG  
2.设计相位函数 b'OO~>86  
~;+vF-]R  
Y1~SGg7(@  
ky#6M? \  
 相位的设计请参考会话编辑器 $i1A470C  
 Sc563_GRIN_Diffuser_1.seditor和优化文档Sc563_GRIN_Diffuser_2.dp。 lVFX@I=pI  
 设计没有离散相位级的phase-only传输。 y(R*Z^c}d,  
AWi87q  
3.计算GRIN扩散器 (H F,p,h_  
 GRIN扩散器应该包含一个1mm厚度石英玻璃作为基板,和一个折射率调制的丙烯酸薄层。 h <M7[p=  
 最大折射率调制为△n=+0.05。 E,|n'  
 最大层厚度如下: cjR.9bgn  
Gh pd k;  
4.计算折射率调制 [vi4,'wm  
>R: +ml  
从IFTA优化文档中显示优化的传输 YfalsQ8  
 )L!R~F C  
 将传输相位转变为实部,通过函数Manipulation→Field Quantity Operations→Move→Phase to Real。 @Otc$hj  
+,[3a%c)H  
I5A^/=bf&  
 生成正向函数,通过Manipulation→Amplitude/Real Part Manipulation→Lift Positive函数。 nsp K.*?  
3azc`[hl  
YUb,5Y0  
 乘以最大调制折射率(0.05),通过Manipulation→Operation with Constant→Multiply Constant函数。 OT[m g4&  
J*Hn/m  
_HK& KY  
 将数据转换成数据阵列:Manipulation→Create Numerical Data Array(参见下一张)。 {XXNl)%  
StL[\9~:  
gdK/:%u3  
Ak1)  
 数据阵列可用于存储折射率调制。 WK}+f4tdW[  
 选择在下一个对话框中将实部转化为一个数据阵列图。 }ELCnN  
 插值应该设置为Nearest Neighbor来得到一个像素化折射率调制。 |BkY"F7m9  
hn|E<  
5.X/Y采样介质
T/;hIX:R  
<`3(i\-X  
C6M/$_l&a  
 GRIN扩散器层将由双界面元件模拟。 }Yl=lc vw  
 这个元件可以在平面层和任意折射率调制之间进行模拟。 QL2y,?Mz7  
 元件厚度对应于层厚度12.656μm。 orHD3T%&  
 折射率调制由采样x/y调制介质模拟。 KUutC :  
W~F/ZrT3A  
ss{=::#  
P` F'Nf2U  
 基材丙烯酸的离散数据应该从miscellaneous材料目录中加载。 )T5h\ZO`;  
 折射率调制的数据阵列必须设置到介质中。 @>IjfrjV  
 应该选择像素化折射率调制。 d-sh6q5  
cOZ^huK  
_0["J:s9  
 优化的GRIN介质是周期性结构。 j~H`*R=ld#  
 只优化和指定一个单周期。 Iq]6]  
 介质必须切换到周期模式。周期是 ~ p.W*skD  
1.20764μm×1.20764μm。
()#tR^T  
}.cmiC  
6.通过GRIN介质传播 d`<^+p)oy  
25n (&NV  
"EYj Y->  
TQd FC\@f"  
 通过折射率调制层传播的传播模型: eJGos!>*  
- 薄元近似 Qsxkw  
- 分步光束传播方法。 $ cK B+}  
 对于这个案例,薄元近似足够准确。 U<Y'.!  
 在传播面板上选择传播方法,并且编辑传播设置。 9*+0j2uhQ  
 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)。 %Dls36F  
z~e~K`S  
7.模拟结果 $A@3ogoS&  
x5z4Yv^ m  
角强度分布
(参见Sc563_GRIN_Diffuser_3.lpd)
d"6]?  
8.结论 0o$HC86w  
^s~n[  
 VirtualLab Fusion支持设计GRIN衍射光学元件和全息图。 E9B*K2l^{  
 优化的GRIN元件可以生成任意的二维强度分布。 HL}~W}!j  
 可以模拟通过x/y平面上任意调制的介质中的光传播。 : KP'xf.  
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