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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 hv" 'DP  
ifA=qn0=}  
 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。 [t)omPy<c  
 设计包括两个步骤: F.;G6  
- 设计相位函数来生成一个角谱Top Hat分布。 5vxKkk&i4l  
- 基于相位调制来计算对应的折射率调制。 n =SY66  
 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。 r(UEPGu|~l  
$xx5+A%,  
z3F ^OU   
照明光束参数 DGfhS`X  
@q=l H *=  
MYVUOd,  
波长:632.8nm VyRU_<xP  
激光光束直径(1/e2):700um
>Hh8K<@NL  
,$;g'z!N  
理想输出场参数 xL.T}f~y2>  
O_ }ZSB8"  
!sF! (u7  
直径:1° 1\v$8pP+  
分辨率:≤0.03° wLa^pI4p ^  
效率:>70% M :m-iX  
杂散光:<20% $`nKq4Y   
>)Ih[0~M  
Z=;+) #,  
2.设计相位函数 {?a9>g-BW  
p(2j7W-/  
O5"o/Y~m  
j s(E-d/  
 相位的设计请参考会话编辑器 F~Kd5-I@  
 Sc563_GRIN_Diffuser_1.seditor和优化文档Sc563_GRIN_Diffuser_2.dp。 OL+!,Y  
 设计没有离散相位级的phase-only传输。 ,gU%%>-_~w  
jgiP2k[Xom  
3.计算GRIN扩散器 S6sSdo'  
 GRIN扩散器应该包含一个1mm厚度石英玻璃作为基板,和一个折射率调制的丙烯酸薄层。 " mKMym2  
 最大折射率调制为△n=+0.05。 +B*8$^,V)  
 最大层厚度如下: FV[6">;g  
j/zD`yd j  
4.计算折射率调制 Kuh! b`9  
0m5Q;|mH  
从IFTA优化文档中显示优化的传输 q.(p.uD  
DdI7%?hK  
 将传输相位转变为实部,通过函数Manipulation→Field Quantity Operations→Move→Phase to Real。 /)8 0@  
S"|sD|xOb  
Q*TxjE7K  
 生成正向函数,通过Manipulation→Amplitude/Real Part Manipulation→Lift Positive函数。 #vO3*-hs  
B3I\=  
vcB +h;x  
 乘以最大调制折射率(0.05),通过Manipulation→Operation with Constant→Multiply Constant函数。 'e6 W$?z  
?KxI|os  
4'BzW Z;_a  
 将数据转换成数据阵列:Manipulation→Create Numerical Data Array(参见下一张)。 "X']_:F1a  
W7N Hr5RC  
kO<`RHlX=  
}@'xEx  
 数据阵列可用于存储折射率调制。 D#%J||  
 选择在下一个对话框中将实部转化为一个数据阵列图。 nf< <]iHf  
 插值应该设置为Nearest Neighbor来得到一个像素化折射率调制。 (PYUfiOf  
X$JO<@x  
5.X/Y采样介质 $ql-"BB  
syh0E= If_  
z(< E %  
 GRIN扩散器层将由双界面元件模拟。 ^_<>o[qE  
 这个元件可以在平面层和任意折射率调制之间进行模拟。 v)JQb-<  
 元件厚度对应于层厚度12.656μm。 K*J8(/WkD  
 折射率调制由采样x/y调制介质模拟。
,8uu,,c  
<.3@-z>w2,  
sF;1)7]Pq  
@];#4O  
 基材丙烯酸的离散数据应该从miscellaneous材料目录中加载。 a73b/_zZ=  
 折射率调制的数据阵列必须设置到介质中。 yZ&By?.0  
 应该选择像素化折射率调制。 hvBuQuk)  
ilK8V4k<T)  
^JtGT  
 优化的GRIN介质是周期性结构。 只优化和指定一个单周期。 =nnS X-x  
 介质必须切换到周期模式。周期是1.20764μm×1.20764μm。 $2BRi@  
dh/:H/k kR  
6.通过GRIN介质传播 OxF\Hm)(  
)ymF: ]QC  
i/xPO  
~E^EF{h   
 通过折射率调制层传播的传播模型: NQfIY`lt'  
- 薄元近似 se_zCS4Y  
- 分步光束传播方法。 +bm2vIh$  
 对于这个案例,薄元近似足够准确。 y<F$@  
 在传播面板上选择传播方法,并且编辑传播设置。 :&)RK~1m_  
 场采样必须设置为手动模式并且采样距离为4.5μm(半像素尺寸)。 ;_j\E(^%  
;$i9gP[|m  
7.模拟结果 mC~W/KReA  
角强度分布
(参见Sc563_GRIN_Diffuser_3.lpd)
9+QLcb  
`M>{43dj  
8.结论 <O$'3 _S"D  
q\#3G  
 VirtualLab Fusion支持设计GRIN衍射光学元件和全息图。 q){]fp.,@  
 优化的GRIN元件可以生成任意的二维强度分布。 6X|KKsPzX  
 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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