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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 ~<n.5q%Z  
DI{*E  
 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。 Tgr,1) T  
 设计包括两个步骤: %8tE*3iUF  
- 设计相位函数来生成一个角谱Top Hat分布。 3EICdC  
- 基于相位调制来计算对应的折射率调制。 R~k`KuY@!  
 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。 +K`A2&F9  
@ gWd  
Bso#+v5  
照明光束参数 <4q H0<  
src+z#  
Fds 11 /c7  
波长:632.8nm ?l^Xauk4Pj  
激光光束直径(1/e2):700um
\xCCJWek  
C'#)mo_@t  
理想输出场参数 ,dCEy+  
bHe' U>  
tO3R&"{  
直径:1° _NsEeKU  
分辨率:≤0.03° _V-KyK  
效率:>70% + '_t)k^  
杂散光:<20% k~"E h]38  
3uqhYT;  
EyE#x_A  
2.设计相位函数 5dj@N3ZX7;  
?1SsF>|  
4\Y5RfLB_  
VWvSt C  
 相位的设计请参考会话编辑器 yijP  
 Sc563_GRIN_Diffuser_1.seditor和优化文档Sc563_GRIN_Diffuser_2.dp。 Y"GNJtsL"  
 设计没有离散相位级的phase-only传输。 c>B1cR  
o[Jzx2A<  
3.计算GRIN扩散器 64zOEjra  
 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。 T$xB H  
 最大折射率调制为△n=+0.05。 >CqzC8JF  
 最大层厚度如下: 'p&,'+x  
fORkH^Y(&  
4.计算折射率调制 -)`_w^Ox  
JNfL jfE)<  
从IFTA优化文档中显示优化的传输 :CyHo6o9  
W&?Qs=@  
 将传输相位转变为实部,通过函数Manipulation→Field Quantity Operations→Move→Phase to Real。 lT^su'+bk  
[>O!~  
*9aJZWf>V  
 生成正向函数,通过Manipulation→Amplitude/Real Part Manipulation→Lift Positive函数。  p+h$]CH  
mH'~pR>t  
WTJ 0Q0U  
 乘以最大调制折射率(0.05),通过Manipulation→Operation with Constant→Multiply Constant函数。 a[-!X7,IU  
Wh)D_  
 x]+PWk  
 将数据转换成数据阵列:Manipulation→Create Numerical Data Array(参见下一张)。 f2i:I1 p("  
sS>b}u+v#!  
L=r*bq  
E#B-JLMGl  
 数据阵列可用于存储折射率调制。 Y^eN}@]?&  
 选择在下一个对话框中将实部转化为一个数据阵列图。 ]ordqulq1  
 插值应该设置为Nearest Neighbor来得到一个像素化折射率调制。 @Jzk2,rI  
z%82Vt!a5  
5.X/Y采样介质 P0m3IH)  
Ttluh *  
Jj"{C]  
 GRIN扩散器层将由双界面元件模拟。 : uncOd.  
 这个元件可以在平面层和任意折射率调制之间进行模拟。 m9 h '!X<  
 元件厚度对应于层厚度12.656μm。 1qRquY  
 折射率调制由采样x/y调制介质模拟。
JE?rp1.  
EhcJE;S)  
Y2u\~.;oq  
y6XOq>  
 基材丙烯酸的离散数据应该从miscellaneous材料目录中加载。 R6+)&:Ab{R  
 折射率调制的数据阵列必须设置到介质中。 #S}orWj  
 应该选择像素化折射率调制。 j/O~8o&  
cgg6E O(  
~KBa-i%o  
 优化的GRIN介质是周期性结构。 只优化和指定一个单周期。 ;M:AcQZ|_  
 介质必须切换到周期模式。周期是1.20764μm×1.20764μm。 bdg6B7%Q  
PsC")JS  
6.通过GRIN介质传播 1 /. BP  
+V3mF_s|z  
DX s an  
$|N6I  
 通过折射率调制层传播的传播模型: "rv~I_zl  
- 薄元近似 <xI<^r'C9e  
- 分步光束传播方法。 nf.Ox.kM)  
 对于这个案例,薄元近似足够准确。 Y{YbKKM  
 在传播面板上选择传播方法,并且编辑传播设置。 8dGsV5"*  
 场采样必须设置为手动模式并且采样距离为4.5μm(半像素尺寸)。 !J$r|IX5  
sh<Q2X  
7.模拟结果 $D bnPZ2$  
角强度分布
(参见Sc563_GRIN_Diffuser_3.lpd)
@(t3<g  
1EyN |m|  
8.结论 }Q\%tZC#T  
Nu5|tf9%A  
 VirtualLab Fusion支持设计GRIN衍射光学元件和全息图。 "r9Rr_, >  
 优化的GRIN元件可以生成任意的二维强度分布。 "H-s_Y#  
 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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