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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 #})Oz| c  
[y}/QPR  
 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。 QRdNi 1&M  
 设计包括两个步骤: zc]F  
- 设计相位函数来生成一个角谱Top Hat分布。 VP\HPSp  
- 基于相位调制来计算对应的折射率调制。 M$-4.+G  
 设计相位函数是基于案例DO.002。在开始设计一个梯度折射率扩散器之前,我们迫切地推荐您先阅读这个案例。 u#%Ig3  
rui}a=rs  
~w Dmt  
照明光束参数 f2_LfbvH  
*jGB/ y  
x@2rfs  
波长:632.8nm J"|)?$d]z  
激光光束直径(1/e2):700um
64s+ 0}  
twt Bt L  
理想输出场参数 n<8$_?-  
(U2G"  
n0U^gsD4J  
直径:1° f1=BBQY >  
分辨率:≤0.03° < .$<d  
效率:>70% =b32E^z,  
杂散光:<20% riZFcVsB  
0ang~_  
' F`*(\#  
2.设计相位函数 0NfO|l7P  
 vi4 1`  
p1v:X?  
>tr?5iKxc  
 相位的设计请参考会话编辑器 dVVeH\o  
 Sc563_GRIN_Diffuser_1.seditor和优化文档Sc563_GRIN_Diffuser_2.dp。 A/{pG#if]3  
 设计没有离散相位级的phase-only传输。 uByF*}d1  
#i ?@S$  
3.计算GRIN扩散器 ce2d)FG}e  
 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。 (J.(Fl>^  
 最大折射率调制为△n=+0.05。 qS&PMQ"$  
 最大层厚度如下: .`Z{ptt>  
>1pD'UZIy7  
4.计算折射率调制 90sMS]a  
(m)%5*:  
从IFTA优化文档中显示优化的传输 x@DXW(  
X]cB `?vR  
 将传输相位转变为实部,通过函数Manipulation→Field Quantity Operations→Move→Phase to Real。 au"HIyi?k  
aZ@4Z=LK  
1a_;[.s  
 生成正向函数,通过Manipulation→Amplitude/Real Part Manipulation→Lift Positive函数。 +n,8o:fU:  
"1%<IqpU+  
dadOjl)S)  
 乘以最大调制折射率(0.05),通过Manipulation→Operation with Constant→Multiply Constant函数。 /T#<g:   
0#K@^a  
(n"  )  
 将数据转换成数据阵列:Manipulation→Create Numerical Data Array(参见下一张)。 <kLY1 EILM  
 cD0  
^+`vh0TPQ  
Redp'rXT<h  
 数据阵列可用于存储折射率调制。 enG6T  
 选择在下一个对话框中将实部转化为一个数据阵列图。 Lom%eoH)  
 插值应该设置为Nearest Neighbor来得到一个像素化折射率调制。 nyQ FS  
3 %DA{  
5.X/Y采样介质 KG>.7xVWV7  
{!N4|  
wB9IP{Pf  
 GRIN扩散器层将由双界面元件模拟。 KNY<"b  
 这个元件可以在平面层和任意折射率调制之间进行模拟。 |]GEJUWtCd  
 元件厚度对应于层厚度12.656μm。 DIk$9$"<x  
 折射率调制由采样x/y调制介质模拟。
`yQHPN0/  
3BY/&'oX  
.Z_U]_(  
T{uktIO/  
 基材丙烯酸的离散数据应该从miscellaneous材料目录中加载。 S<Q1 &],  
 折射率调制的数据阵列必须设置到介质中。 Efp=z=E  
 应该选择像素化折射率调制。  u`bWn  
IC}zgvcW  
{q}: w{x9u  
 优化的GRIN介质是周期性结构。 只优化和指定一个单周期。 Ku&(+e  
 介质必须切换到周期模式。周期是1.20764μm×1.20764μm。 FblGFm"P  
} \823 U %  
6.通过GRIN介质传播 uFok'3!g7%  
MO _9Yi  
6,@M0CX  
hJ}G5pX  
 通过折射率调制层传播的传播模型: etTuukq_Z  
- 薄元近似 ]6:5<NW  
- 分步光束传播方法。 ..~{cU4Tt  
 对于这个案例,薄元近似足够准确。 =x7ODBYW^  
 在传播面板上选择传播方法,并且编辑传播设置。 :+R5"my  
 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)。 Fn[~5/  
R +\y" .  
7.模拟结果 R=e`QMq  
角强度分布
(参见Sc563_GRIN_Diffuser_3.lpd)
ux =a9  
PN.6BJvu  
8.结论 &1Y+ q]  
}s)Z:6;(,q  
 VirtualLab Fusion支持设计GRIN衍射光学元件和全息图。 Z(<ul<?r  
 优化的GRIN元件可以生成任意的二维强度分布。 Iewq?s\Fo  
 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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