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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 t oA}0MI(:  
We y*\@  
 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。 }R;}d(C`  
 设计包括两个步骤: Sqa9+' [  
- 设计相位函数来生成一个角谱Top Hat分布。 DzR,ou  
- 基于相位调制来计算对应的折射率调制。 <{W{ Y\_A>  
 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。 q|ce7HnK  
{YiMd oMhg  
j/aJDE(+  
照明光束参数 0h1u W26^  
2WS*c7Ct  
Qhj']>#g  
波长:632.8nm w>B}w  
激光光束直径(1/e2):700um
XHA|v^  
J?V$V >d  
理想输出场参数 'u.Dt*.Uq  
OP\jO DX  
{]6-,/3UR  
直径:1° u4hn9**a1  
分辨率:≤0.03° suQTi'K1  
效率:>70% &-*l{"7p+%  
杂散光:<20% G/JGb2I/7|  
Zv}F?4T~:  
b"X1  
2.设计相位函数 +[ ?!@)  
-. *E<%  
+=/j+S`  
dCo)en  
 相位的设计请参考会话编辑器 @A6iY  
 Sc563_GRIN_Diffuser_1.seditor和优化文档Sc563_GRIN_Diffuser_2.dp。 Ct'tUF<K5  
 设计没有离散相位级的phase-only传输。 YH58p&up  
Y%/RGYKh  
3.计算GRIN扩散器 Un8' P8C  
 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。 ]?]M5rP  
 最大折射率调制为△n=+0.05。 Osz=OO{  
 最大层厚度如下: -n 7 @r  
U LS>v  
4.计算折射率调制 j)/Vtf  
$W|JQ h  
从IFTA优化文档中显示优化的传输 N/F_,>E  
WT\wV\Pu  
 将传输相位转变为实部,通过函数Manipulation→Field Quantity Operations→Move→Phase to Real。 v FL$wr  
/{l_tiE7  
n=j) M  
 生成正向函数,通过Manipulation→Amplitude/Real Part Manipulation→Lift Positive函数。 D 6'd&U{_  
@MibKj>o  
#8XmOJ"W3k  
 乘以最大调制折射率(0.05),通过Manipulation→Operation with Constant→Multiply Constant函数。 D'[:35z  
0fstEExw  
8L:AmpQdpA  
 将数据转换成数据阵列:Manipulation→Create Numerical Data Array(参见下一张)。 `=;}I@]zj)  
N^B7<~ bD  
[<i3l'V/[  
4w|t|?  
 数据阵列可用于存储折射率调制。 d>#',C#;  
 选择在下一个对话框中将实部转化为一个数据阵列图。 M5RN Z%  
 插值应该设置为Nearest Neighbor来得到一个像素化折射率调制。 \ P6 !  
!DA4q3-U>>  
5.X/Y采样介质 sh,4n{+  
6{d?3Jk  
5f_x.~ymA  
 GRIN扩散器层将由双界面元件模拟。 r[):'ys,C  
 这个元件可以在平面层和任意折射率调制之间进行模拟。 \$Ky AWrZi  
 元件厚度对应于层厚度12.656μm。 >l-u{([B  
 折射率调制由采样x/y调制介质模拟。
s8:epcL`A  
Lm!]m\LRZD  
QNE/SSL  
[x?9< #T  
 基材丙烯酸的离散数据应该从miscellaneous材料目录中加载。 4T52vM  
 折射率调制的数据阵列必须设置到介质中。 IW@xT@  
 应该选择像素化折射率调制。 ]?}pJ28  
x]Nx,tt  
.mwW`D  
 优化的GRIN介质是周期性结构。 只优化和指定一个单周期。 9pi{)PDJ  
 介质必须切换到周期模式。周期是1.20764μm×1.20764μm。 nT 4Ryld  
0gOca +&  
6.通过GRIN介质传播 _UP 9b@Z"  
.|DrXJ \c  
Y]~-S  
RI<s mt.Ng  
 通过折射率调制层传播的传播模型: Qa2p34Z/  
- 薄元近似 Y1AZ%{^0a  
- 分步光束传播方法。 *E>R1bJ8  
 对于这个案例,薄元近似足够准确。 V"gKk$j7  
 在传播面板上选择传播方法,并且编辑传播设置。 .`u8(S+  
 场采样必须设置为手动模式并且采样距离为4.5μm(半像素尺寸)。 Q|VBH5}1O  
<tO@dI$~>  
7.模拟结果 ~[aV\r?  
角强度分布
(参见Sc563_GRIN_Diffuser_3.lpd)
dA2@PKK  
9!r0uU"  
8.结论 )_Hv9!U]e  
247vU1  
 VirtualLab Fusion支持设计GRIN衍射光学元件和全息图。 xHx_! )7  
 优化的GRIN元件可以生成任意的二维强度分布。 Mc8_D,7  
 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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