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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 &{=`g+4n  
/9k}Ip  
 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。 41s[p56+@  
 设计包括两个步骤: 7a#zr_r  
- 设计相位函数来生成一个角谱Top Hat分布。 w=}R'O;k  
- 基于相位调制来计算对应的折射率调制。 P$hmDTn72  
 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。 <&87aDYz  
wf&1,t3Bgn  
,]cb3nP   
照明光束参数 *<IQ+oat,a  
;FH_qF`.  
.4cOMiG  
波长:632.8nm > Du>vlT Y  
激光光束直径(1/e2):700um
Q"D%xY  
KOP*\\1 J  
理想输出场参数 yq,% ey8  
F qH@i Z  
$@}\T  
直径:1° 5;yVA  
分辨率:≤0.03° *p>1s!i  
效率:>70% [*2|#KSCX  
杂散光:<20% 6JZ$; x{j  
y|O)i I/g  
m=e#1Hs   
2.设计相位函数 KGq4tlM6  
X!=*<GF)  
@uzzyp r>  
-_xC,dwK  
 相位的设计请参考会话编辑器 t^(#~hx  
 Sc563_GRIN_Diffuser_1.seditor和优化文档Sc563_GRIN_Diffuser_2.dp。 d*(wU>J '  
 设计没有离散相位级的phase-only传输。 +E-f  
5^GFN*poig  
3.计算GRIN扩散器 (g 9G!I   
 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。 7iM;X2=7}  
 最大折射率调制为△n=+0.05。 Z+J;nl  
 最大层厚度如下: C~([aH@-I  
wG2-,\:  
4.计算折射率调制 S&w(H'4N  
D-!#TN`Y  
从IFTA优化文档中显示优化的传输 #{L !o5  
Xy'qgK?  
 将传输相位转变为实部,通过函数Manipulation→Field Quantity Operations→Move→Phase to Real。 g"&e*fF  
eH y.<VX  
M!E#T-)  
 生成正向函数,通过Manipulation→Amplitude/Real Part Manipulation→Lift Positive函数。 eVx &S a  
Uk0]A  
sxBRg=  
 乘以最大调制折射率(0.05),通过Manipulation→Operation with Constant→Multiply Constant函数。 xgQ]#{ tG  
SjRR8p<   
DZ9qIc}Y  
 将数据转换成数据阵列:Manipulation→Create Numerical Data Array(参见下一张)。 TPeBb8v 8D  
:1JICxAU  
c(y~,hN&p  
fqgm`4>  
 数据阵列可用于存储折射率调制。 oL 69w1  
 选择在下一个对话框中将实部转化为一个数据阵列图。 eS{ xma  
 插值应该设置为Nearest Neighbor来得到一个像素化折射率调制。 ;n-IpR#|  
av*M #  
5.X/Y采样介质 [va7+=[1=  
7L=V{,,v  
.Iret :  
 GRIN扩散器层将由双界面元件模拟。 ;*8nd-\  
 这个元件可以在平面层和任意折射率调制之间进行模拟。 :/ yR  
 元件厚度对应于层厚度12.656μm。 {=Ku9\  
 折射率调制由采样x/y调制介质模拟。
^M Zdht   
>&kb|)  
w'b|*_Q4Q  
2r]!$ hto  
 基材丙烯酸的离散数据应该从miscellaneous材料目录中加载。 VN1a\  
 折射率调制的数据阵列必须设置到介质中。 .+"SDt oX  
 应该选择像素化折射率调制。 ecI[lB  
{lhdropd  
@Fl&@ $  
 优化的GRIN介质是周期性结构。 只优化和指定一个单周期。 5E#koy7 $s  
 介质必须切换到周期模式。周期是1.20764μm×1.20764μm。 pdrF/U+  
sa71Vh{  
6.通过GRIN介质传播 bof{R{3q  
Jc#()4  
"w\Iz]  
{=NHidi~  
 通过折射率调制层传播的传播模型: [-bT_X  
- 薄元近似 r|WoM39bp  
- 分步光束传播方法。 %joIe w]V3  
 对于这个案例,薄元近似足够准确。 8;YN`S!o  
 在传播面板上选择传播方法,并且编辑传播设置。 *<**rY*  
 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)。 ]o(&J7Z6-  
mmVx',k  
7.模拟结果 _S(]/d(c  
角强度分布
(参见Sc563_GRIN_Diffuser_3.lpd)
"lp),  
mYudUn4Wo  
8.结论 9%?'[jJ  
;5P>R[p  
 VirtualLab Fusion支持设计GRIN衍射光学元件和全息图。 'CH|w~E  
 优化的GRIN元件可以生成任意的二维强度分布。 \sIRV}Tk}N  
 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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