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infotek 2024-10-30 07:51

设计和分析GRIN扩散器(完整)

1.模拟任务 P@#6.Bb#V  
3}Pa,u N  
 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。 Ycwb1e#  
 设计包括两个步骤: p"Y=  
- 设计相位函数来生成一个角谱Top Hat分布。 K km7L-  
- 基于相位调制来计算对应的折射率调制。 >Ko )Z&j9W  
 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。 kcb'`<B  
~S9nLb:O{  
gMbvHlT  
照明光束参数 "yumc5kt  
Yu=^`I  
>J1o@0tk  
波长:632.8nm n_Z8%|h  
激光光束直径(1/e2):700um
EMo6$(  
6~s,j({^  
理想输出场参数 JcP'+@X"  
Velmq'n  
V4>P8cE  
直径:1° c/u;v69r  
分辨率:≤0.03° [Zf<r1m  
效率:>70% jn[a23;G)  
杂散光:<20% k)J7) L  
LuVj9+1 S  
|w5#a_adM  
2.设计相位函数 >,v~,<3 i  
,rKN/{M!  
 >Pu*MD;  
bu.36\78  
 相位的设计请参考会话编辑器 'coqm8V[%  
 Sc563_GRIN_Diffuser_1.seditor和优化文档Sc563_GRIN_Diffuser_2.dp。 U6Qeode  
 设计没有离散相位级的phase-only传输。 |Yx8Ez  
I6\3wU~).  
3.计算GRIN扩散器 ]k Pco4  
 GRIN扩散器应该包含一个1mm厚度石英玻璃作为基板,和一个折射率调制的丙烯酸薄层。 z(ajR*\#  
 最大折射率调制为△n=+0.05。 1L0ku@%t9Y  
 最大层厚度如下: n F-FoO98  
xfzR>NU  
4.计算折射率调制 YANEdH`d  
cA*%K[9  
从IFTA优化文档中显示优化的传输 p4[W@JV  
>dM'UpN@  
 将传输相位转变为实部,通过函数Manipulation→Field Quantity Operations→Move→Phase to Real。 Pzqgg43Xf  
X}ZOjX!  
gR+Z"]  
 生成正向函数,通过Manipulation→Amplitude/Real Part Manipulation→Lift Positive函数。 lbPxZ'YO#  
_I9TG.AA.  
5q<kt{06\  
 乘以最大调制折射率(0.05),通过Manipulation→Operation with Constant→Multiply Constant函数。 Rm RV8 WJ6  
sw&Qks? V  
ka hv1s-  
 将数据转换成数据阵列:Manipulation→Create Numerical Data Array(参见下一张)。 s 2E}+ #  
&$=F $  
Vf@/}=X *  
YP7<j*s8  
 数据阵列可用于存储折射率调制。 8c~H![2u  
 选择在下一个对话框中将实部转化为一个数据阵列图。 [  /D/  
 插值应该设置为Nearest Neighbor来得到一个像素化折射率调制。 ;#+#W+0  
g (~&  
5.X/Y采样介质 wK3}K  
kO4C^pl"v  
ql4T@r3l}3  
 GRIN扩散器层将由双界面元件模拟。 F,D &  
 这个元件可以在平面层和任意折射率调制之间进行模拟。 IJ0RHDod:  
 元件厚度对应于层厚度12.656μm。 6?~pWZ&k_  
 折射率调制由采样x/y调制介质模拟。
dug RO[  
k91Y"_&  
%6n;B|!  
@ f$P*_G   
 基材丙烯酸的离散数据应该从miscellaneous材料目录中加载。 2vwT8/  
 折射率调制的数据阵列必须设置到介质中。 "[%NXan  
 应该选择像素化折射率调制。 Ua:EI!`  
acH.L _B:  
[7B&<zY/?  
 优化的GRIN介质是周期性结构。 只优化和指定一个单周期。  A=,m  
 介质必须切换到周期模式。周期是1.20764μm×1.20764μm。 ^O ?$} sr  
V6!oe^a7'  
6.通过GRIN介质传播 !xlVyt5e  
s)C.e# xl  
UeRenp  
."lY>(HJ  
 通过折射率调制层传播的传播模型: Yc %eTh  
- 薄元近似 +vQyHo  
- 分步光束传播方法。 (]pQ.3  
 对于这个案例,薄元近似足够准确。 u66w('2  
 在传播面板上选择传播方法,并且编辑传播设置。 r8 xH A  
 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)。 E>ev/6ox  
464Z0C  
7.模拟结果 W=DQ6.   
角强度分布
(参见Sc563_GRIN_Diffuser_3.lpd)
!=-l760  
w"D"9 G  
8.结论 IL~yJx_11  
YziQU_  
 VirtualLab Fusion支持设计GRIN衍射光学元件和全息图。 GY!&H"%  
 优化的GRIN元件可以生成任意的二维强度分布。 Fm@GU  
 可以模拟通过x/y平面上任意调制的介质中的光传播。
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