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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 s==gjA e:  
O:q 0-  
 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。 ke2'?,f  
 设计包括两个步骤: >QU1_'1r  
- 设计相位函数来生成一个角谱Top Hat分布。 {(Drw~/@  
- 基于相位调制来计算对应的折射率调制。 ShxB!/s  
 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。 =sPY+~<o  
h~urZXD<  
7y&Fb  
照明光束参数 ~:D}L   
|k{?\(h;  
8AOJ'~$  
波长:632.8nm b-@6w(j  
激光光束直径(1/e2):700um
lnEc5J@c>i  
d /+sR@\  
理想输出场参数 H"tS33  
3YR6@*!f/  
DAj@wn3K?  
直径:1° /KO!s,Nk  
分辨率:≤0.03° h$_Wh(  
效率:>70% bBW(# Q_a  
杂散光:<20% Bi ]`e_(}  
g(7htWr4  
5- 0  
2.设计相位函数 cH.T6u_%  
_~d C>`K  
:G?"BL5vP  
Hz`rw\\Xq  
 相位的设计请参考会话编辑器 3x#=@i  
 Sc563_GRIN_Diffuser_1.seditor和优化文档Sc563_GRIN_Diffuser_2.dp。 9qc1^Fs~  
 设计没有离散相位级的phase-only传输。 o 4L9Xb7=G  
S&Q1Ky^  
3.计算GRIN扩散器 p^Kp= z  
 GRIN扩散器应该包含一个1mm厚度石英玻璃作为基板,和一个折射率调制的丙烯酸薄层。 n6ETWjP  
 最大折射率调制为△n=+0.05。 KwlN  
 最大层厚度如下: DQDt*Uj,  
i44UqEb  
4.计算折射率调制 36s[hg  
kZs  
从IFTA优化文档中显示优化的传输 :W_S  
LS{g=3P0  
 将传输相位转变为实部,通过函数Manipulation→Field Quantity Operations→Move→Phase to Real。 ;``*]tY$  
9 %4Pt=v~d  
a\$PqOB!  
 生成正向函数,通过Manipulation→Amplitude/Real Part Manipulation→Lift Positive函数。 C0[Rf.*  
rteViq+|.  
g^26Gb.  
 乘以最大调制折射率(0.05),通过Manipulation→Operation with Constant→Multiply Constant函数。 hV;Tm7I2  
"!i7U2M'  
B!K{y>|.  
 将数据转换成数据阵列:Manipulation→Create Numerical Data Array(参见下一张)。 .L0pS.=LT  
L01R.3Z+  
c|x:]W'ij  
E1_FK1*V;  
 数据阵列可用于存储折射率调制。 6|r` k75.  
 选择在下一个对话框中将实部转化为一个数据阵列图。 8XD9fB^  
 插值应该设置为Nearest Neighbor来得到一个像素化折射率调制。 >|KfO>  
f(=yC} si  
5.X/Y采样介质
7=N=J<]pl  
Ih!UL:Ckh  
 wa6DJ  
 GRIN扩散器层将由双界面元件模拟。 EB)j&y_  
 这个元件可以在平面层和任意折射率调制之间进行模拟。 -N(y+~wN  
 元件厚度对应于层厚度12.656μm。 6Ii2rEzD  
 折射率调制由采样x/y调制介质模拟。 d~tG#<^`  
e<dFvMO  
=<s+cM  
BhJqMK>'S  
 基材丙烯酸的离散数据应该从miscellaneous材料目录中加载。 F IDNhu  
 折射率调制的数据阵列必须设置到介质中。 J)Dw`=O0n  
 应该选择像素化折射率调制。 #dE#w#=r  
R!lNm,i  
&_HSrU  
 优化的GRIN介质是周期性结构。 =\e}fyuK  
 只优化和指定一个单周期。 Y=sRVypJ  
 介质必须切换到周期模式。周期是  HUr;ysw  
1.20764μm×1.20764μm。
wxB?}   
Qf0$Z.-  
6.通过GRIN介质传播 2x{@19w)C  
B++.tQ=X.  
x~!B.4gT2  
Bs =V-0  
 通过折射率调制层传播的传播模型: s@OCj0'l  
- 薄元近似 X?z5IL;rt  
- 分步光束传播方法。 ^*"&e\+p  
 对于这个案例,薄元近似足够准确。 @xH|(  
 在传播面板上选择传播方法,并且编辑传播设置。 }]>[FW  
 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)。 YN_#x  
6_=qpP-?  
7.模拟结果 L7_(KCh  
,*Y*ov23aQ  
角强度分布
(参见Sc563_GRIN_Diffuser_3.lpd)
AT}}RE@vq  
8.结论 7f8%WD)  
!I-+wc{ss  
 VirtualLab Fusion支持设计GRIN衍射光学元件和全息图。 =xQ 7:TB  
 优化的GRIN元件可以生成任意的二维强度分布。 Q~G+YjM3  
 可以模拟通过x/y平面上任意调制的介质中的光传播。 -Cd4yWkO  
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