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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 GvB;o^Wd  
e^ Aw%t  
 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。 >_3P6-L>  
 设计包括两个步骤: +mu.W r  
- 设计相位函数来生成一个角谱Top Hat分布。 K$1(HbL  
- 基于相位调制来计算对应的折射率调制。 #aHJ|[[(n  
 设计相位函数是基于案例DO.002。在开始设计一个梯度折射率扩散器之前,我们迫切地推荐您先阅读这个案例。 L <QjkFj  
}F B]LLi  
]?un'$%e  
照明光束参数 )G+D6s23  
P* Z1Rs_  
Y| dw>qO  
波长:632.8nm `T#Jiq E  
激光光束直径(1/e2):700um
TWU[/ >K  
BE$Wj;Q  
理想输出场参数 g6D7Y<}d  
L>3-z>u,  
1#w'<}h#U  
直径:1° ow<z @^ 3'  
分辨率:≤0.03° Jc=~BT_G  
效率:>70% O)FkpZc@9c  
杂散光:<20% .EfGL _  
6,raRg6  
dEu\}y|  
2.设计相位函数 ,5XDH6L1  
fD* ?JzVY  
)x<oRHx]  
?PSJQ3BC|  
 相位的设计请参考会话编辑器 %E\pd@  
 Sc563_GRIN_Diffuser_1.seditor和优化文档Sc563_GRIN_Diffuser_2.dp。 [G<SAWFg7  
 设计没有离散相位级的phase-only传输。 ZUd*[\F~!  
-)pVgf  
3.计算GRIN扩散器 KvvG H-]  
 GRIN扩散器应该包含一个1mm厚度石英玻璃作为基板,和一个折射率调制的丙烯酸薄层。 v(GT+i)|  
 最大折射率调制为△n=+0.05。 Fs_zNN  
 最大层厚度如下: qmF+@R&^i  
xXQW|#X\  
4.计算折射率调制 JY0}#FtgV  
Rq[VP#  
从IFTA优化文档中显示优化的传输 na`8ulN_  
e_ h`x+\:  
 将传输相位转变为实部,通过函数Manipulation→Field Quantity Operations→Move→Phase to Real。 JTS<n4<a  
y**>l{!!  
pKzrdw-!  
 生成正向函数,通过Manipulation→Amplitude/Real Part Manipulation→Lift Positive函数。 j"4]iI+{"  
_08y; _S  
VthM`~3  
 乘以最大调制折射率(0.05),通过Manipulation→Operation with Constant→Multiply Constant函数。 i}_d&.DbF  
#W2#'J:l  
@"vTz8oY@  
 将数据转换成数据阵列:Manipulation→Create Numerical Data Array(参见下一张)。 m^%Xl@V:c-  
/8[T2Z!  
{SJnPr3R  
 KrqO7  
 数据阵列可用于存储折射率调制。 " o>` Y  
 选择在下一个对话框中将实部转化为一个数据阵列图。 d$<1Ma}  
 插值应该设置为Nearest Neighbor来得到一个像素化折射率调制。 'Im&&uSkr  
FX&)~)  
5.X/Y采样介质
"*oN~&flc  
+]S!pyZ"   
$[HpY)MSRw  
 GRIN扩散器层将由双界面元件模拟。 2`cVi"U  
 这个元件可以在平面层和任意折射率调制之间进行模拟。  rT!9{uK  
 元件厚度对应于层厚度12.656μm。 n1@ Or=5  
 折射率调制由采样x/y调制介质模拟。 dY$jg  
-FW'i10\2+  
;o?Wn=J  
{3kI~s  
 基材丙烯酸的离散数据应该从miscellaneous材料目录中加载。 A,f%0 eQR  
 折射率调制的数据阵列必须设置到介质中。 Yvxp(  
 应该选择像素化折射率调制。 1+NmiGKg  
}< m@82\  
1Jn:huV2  
 优化的GRIN介质是周期性结构。 zmp Q=%/H  
 只优化和指定一个单周期。 yL%k5cO$N  
 介质必须切换到周期模式。周期是 }ej-Lu,b3  
1.20764μm×1.20764μm。
Nbm=;FHB`  
~8^)[n+)x  
6.通过GRIN介质传播 +Heen3  
QAK.Qk?Qu  
3I.0uLjg^  
R:FyCT_,  
 通过折射率调制层传播的传播模型: '$5o5\  
- 薄元近似 J6*B=PX=(  
- 分步光束传播方法。 Bg0 aLU)[  
 对于这个案例,薄元近似足够准确。 #^;^_  
 在传播面板上选择传播方法,并且编辑传播设置。 "Qxn}$6-  
 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)。 bcy( ?(  
&`A2&mZ  
7.模拟结果 y1zep\-D  
]Zz<9zix  
角强度分布
(参见Sc563_GRIN_Diffuser_3.lpd)
G9uWn%5r  
8.结论 4,g3 c  
Y'S9   
 VirtualLab Fusion支持设计GRIN衍射光学元件和全息图。 l5d> YTK+5  
 优化的GRIN元件可以生成任意的二维强度分布。 vy+9Q5@W  
 可以模拟通过x/y平面上任意调制的介质中的光传播。 BlvNBB1^  
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