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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 ~{ .,8jE  
8)Tj H'  
 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。 <J#R3{  
 设计包括两个步骤: hrlCKL&  
- 设计相位函数来生成一个角谱Top Hat分布。 R;=6VH  
- 基于相位调制来计算对应的折射率调制。 iE{Oit^aG  
 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。 s}b*5@8|tA  
~&[u]u[  
l Z~+u  
照明光束参数 UIw?;:Y  
mahi7eU P  
Fi{mr*}  
波长:632.8nm w:tGPort  
激光光束直径(1/e2):700um
`Wwh`]#"~d  
Nzc>)2% N  
理想输出场参数 WRMz]|+}4  
2<.Vv\ =  
HU3Vv<lz  
直径:1° |7S:l9;  
分辨率:≤0.03° 0N1' $K$\  
效率:>70% (j`l5r#X#/  
杂散光:<20% [xS5z1;  
y84XoDQ  
s{%fi*  
2.设计相位函数 hd=j56P5P  
#y`k$20"  
fsb=8>}63}  
NFM-)Z57  
 相位的设计请参考会话编辑器 Oylp:_<aT  
 Sc563_GRIN_Diffuser_1.seditor和优化文档Sc563_GRIN_Diffuser_2.dp。 <wqRk<  
 设计没有离散相位级的phase-only传输。 'v`~(9'Rcj  
.i\wE@v  
3.计算GRIN扩散器 kBUufV~  
 GRIN扩散器应该包含一个1mm厚度石英玻璃作为基板,和一个折射率调制的丙烯酸薄层。 >|S>J+(  
 最大折射率调制为△n=+0.05。 4}PeP^pj  
 最大层厚度如下: <e^6.!;W  
0<"tl0p_  
4.计算折射率调制 X!?wL 0n  
=1&}t%<X  
从IFTA优化文档中显示优化的传输 9M19 UP&  
8Y]}Gb!  
 将传输相位转变为实部,通过函数Manipulation→Field Quantity Operations→Move→Phase to Real。 | )S{(#k  
t-a`.y  
GHqBnE{B  
 生成正向函数,通过Manipulation→Amplitude/Real Part Manipulation→Lift Positive函数。 aliQ6_  
)m>6hk  
="=#5C  
 乘以最大调制折射率(0.05),通过Manipulation→Operation with Constant→Multiply Constant函数。 l+'`BBh*]  
Ny[s+2?  
} pSt@3o,  
 将数据转换成数据阵列:Manipulation→Create Numerical Data Array(参见下一张)。 \Z8Y(]6*  
&?fvt  
Ld'EABM  
s:G [Em1  
 数据阵列可用于存储折射率调制。 S@;&U1@h  
 选择在下一个对话框中将实部转化为一个数据阵列图。 .w=:+msL{(  
 插值应该设置为Nearest Neighbor来得到一个像素化折射率调制。 {!>E9Px  
-!JlM@  
5.X/Y采样介质 <m:4g ,6  
W=(MsuirO  
v^57j:sD  
 GRIN扩散器层将由双界面元件模拟。 L)j]~^P$-  
 这个元件可以在平面层和任意折射率调制之间进行模拟。 23,%=U  
 元件厚度对应于层厚度12.656μm。 'XG:1Bpm  
 折射率调制由采样x/y调制介质模拟。
u>j5`OXo  
s-Q7uohK  
`8qT['`#R  
oT$(<$&<  
 基材丙烯酸的离散数据应该从miscellaneous材料目录中加载。 &P{o{  
 折射率调制的数据阵列必须设置到介质中。 O>kXysMv>  
 应该选择像素化折射率调制。 | 3hT{  
-(|7`U  
-DbH6u3  
 优化的GRIN介质是周期性结构。 只优化和指定一个单周期。 )+VHt  
 介质必须切换到周期模式。周期是1.20764μm×1.20764μm。 c g3Cl[s  
0]/,m4a#n  
6.通过GRIN介质传播 uVoF<={  
ze-TBh/  
Y8{T.\%\+  
#3AYz82w  
 通过折射率调制层传播的传播模型: K*J4&5?/  
- 薄元近似 |8&\N  
- 分步光束传播方法。 "P>$=X~Zi  
 对于这个案例,薄元近似足够准确。 KY;uO 8Te  
 在传播面板上选择传播方法,并且编辑传播设置。 g]oc(RM  
 场采样必须设置为手动模式并且采样距离为4.5μm(半像素尺寸)。 ^\Ue7,H-  
)M&I)In'  
7.模拟结果 >e5q2U   
角强度分布
(参见Sc563_GRIN_Diffuser_3.lpd)
~ 4p]E'b  
Rh05W_?Js  
8.结论 d&$.jk8 2  
uyS^W'fF  
 VirtualLab Fusion支持设计GRIN衍射光学元件和全息图。 E.En$'BvB  
 优化的GRIN元件可以生成任意的二维强度分布。 ZQgxrZx3  
 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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