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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 YuUJgt .1  
][dst@?8Oz  
 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。 Lz&FywF-l  
 设计包括两个步骤: Ay6]vU  
- 设计相位函数来生成一个角谱Top Hat分布。 YB1Jv[  
- 基于相位调制来计算对应的折射率调制。 / K(l[M  
 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。 MCAWn H  
Z*+y?5+L"P  
qjsEyro$-  
照明光束参数 $|tk?Sps  
bA1O]:`  
VGf&'nL@,  
波长:632.8nm }` YtXD-o  
激光光束直径(1/e2):700um
mX%T"_^  
T/PmT:Qg `  
理想输出场参数 ]$BC f4:  
"%YVAaN  
PLJDRp 2o  
直径:1° Zb7%$1)L~  
分辨率:≤0.03° CofTTYl  
效率:>70% 1QPz|3f@\  
杂散光:<20% ,A5}HRW%  
dT{GB!jz  
^#t6/fY.#  
2.设计相位函数 "rrw~  
]K'OH&  
HB,?}S#TP  
EbeSl+iMx_  
 相位的设计请参考会话编辑器 6!HYx  
 Sc563_GRIN_Diffuser_1.seditor和优化文档Sc563_GRIN_Diffuser_2.dp。 82 dmlPwJC  
 设计没有离散相位级的phase-only传输。 Z2 Vri  
^u2x26].  
3.计算GRIN扩散器 RBfzti6  
 GRIN扩散器应该包含一个1mm厚度石英玻璃作为基板,和一个折射率调制的丙烯酸薄层。 g~2=he\C  
 最大折射率调制为△n=+0.05。 S5:&_&R8[  
 最大层厚度如下: rp4{lHw>C/  
d)3jkHYEjj  
4.计算折射率调制 =te4p@  
_f~$iY  
从IFTA优化文档中显示优化的传输 JAM]neKiX  
86eaX+F  
 将传输相位转变为实部,通过函数Manipulation→Field Quantity Operations→Move→Phase to Real。 +s6v!({Z  
l<qEX O  
wv`ar>qVL  
 生成正向函数,通过Manipulation→Amplitude/Real Part Manipulation→Lift Positive函数。 hE E1i  
4s9.")G  
J7sH]  
 乘以最大调制折射率(0.05),通过Manipulation→Operation with Constant→Multiply Constant函数。 1>/ iYf  
wwet90_g  
A<^X P-Nrp  
 将数据转换成数据阵列:Manipulation→Create Numerical Data Array(参见下一张)。 K"[\)&WBG  
]9~Il#  
3ZbqZ"rE  
,:#h;4!VRF  
 数据阵列可用于存储折射率调制。 %O!TS_~9  
 选择在下一个对话框中将实部转化为一个数据阵列图。 ]0O3kiVQ  
 插值应该设置为Nearest Neighbor来得到一个像素化折射率调制。 >5E1y!  
>4q6  
5.X/Y采样介质 ;<GK{8  
$=X>5B  
r,3\32[?  
 GRIN扩散器层将由双界面元件模拟。 "Ec9.#U/  
 这个元件可以在平面层和任意折射率调制之间进行模拟。 |26[=_[q  
 元件厚度对应于层厚度12.656μm。 tqCwbi  
 折射率调制由采样x/y调制介质模拟。
>JA>np  
H DD)AM&p  
Wsp c ;]&  
^O =G%de  
 基材丙烯酸的离散数据应该从miscellaneous材料目录中加载。 .beqfcj"  
 折射率调制的数据阵列必须设置到介质中。 :P ]D`b6p  
 应该选择像素化折射率调制。 <CJy3<$u  
u\M xQIo'u  
HO_(it \  
 优化的GRIN介质是周期性结构。 只优化和指定一个单周期。 q!+:zZu  
 介质必须切换到周期模式。周期是1.20764μm×1.20764μm。 IlwHHt;njp  
a#G3dY>  
6.通过GRIN介质传播 Kv:Rvo  
*wsZ aQ  
K<r5jb  
2#00<t\  
 通过折射率调制层传播的传播模型: WMW=RgiW\  
- 薄元近似 4;>HBCM4-  
- 分步光束传播方法。 #qUGc`  
 对于这个案例,薄元近似足够准确。 ?Ok&,\F@E  
 在传播面板上选择传播方法,并且编辑传播设置。 +Wgfxk'{  
 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)。 _"OE}$C  
*0?@/2&  
7.模拟结果 r&Qa;-4Pl  
角强度分布
(参见Sc563_GRIN_Diffuser_3.lpd)
xG(iSuz  
FV3[7w=D\  
8.结论 &cd>.&1<2  
Fa\jVFIQ  
 VirtualLab Fusion支持设计GRIN衍射光学元件和全息图。 xt IF)M  
 优化的GRIN元件可以生成任意的二维强度分布。 -j2y#aP  
 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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