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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 hHQt4 r'd  
w\a#Bfcv  
 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。 UbXz`i  
 设计包括两个步骤: qx NV~aK  
- 设计相位函数来生成一个角谱Top Hat分布。 bjZ?WZr  
- 基于相位调制来计算对应的折射率调制。 <7+.5iB3  
 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。 o@-cT`HP  
 +yk>jx  
mE1*F'0a  
照明光束参数 h&P[9:LH  
iQQJ`  
scmb DaOn  
波长:632.8nm +xa2e?A%L  
激光光束直径(1/e2):700um
Tbw8#[6AX  
od>.5{o  
理想输出场参数 =>Efrma  
p_( NLJ%  
qIl@,8T  
直径:1° w67Pw  
分辨率:≤0.03° [?A0{#5)8x  
效率:>70% 6/ )A6Tt  
杂散光:<20% >2r/d  
pbNVj~#6  
OmW|\d PU  
2.设计相位函数 {Ffr l(*  
uQ}kq7gd  
43YusUv  
=:lacK(0  
 相位的设计请参考会话编辑器 DBRTZES  
 Sc563_GRIN_Diffuser_1.seditor和优化文档Sc563_GRIN_Diffuser_2.dp。 +Aq}BjD#  
 设计没有离散相位级的phase-only传输。 S!uyplYKF  
00ho*p!E'  
3.计算GRIN扩散器 W#$rC<Jh]  
 GRIN扩散器应该包含一个1mm厚度石英玻璃作为基板,和一个折射率调制的丙烯酸薄层。 gw-l]@;1  
 最大折射率调制为△n=+0.05。 >8c9-dTmf  
 最大层厚度如下: ay2.C BF  
3i<*,@CY  
4.计算折射率调制 o_S8fHqjt  
v "07H  
从IFTA优化文档中显示优化的传输 #gP\q?5Ov  
EJZ2V>\_-0  
 将传输相位转变为实部,通过函数Manipulation→Field Quantity Operations→Move→Phase to Real。 M~v{\!S  
@YRBZ6FH  
fu/v1~X  
 生成正向函数,通过Manipulation→Amplitude/Real Part Manipulation→Lift Positive函数。 .Q7z<Q  
YRl2e`&jt  
cK""Xz&m  
 乘以最大调制折射率(0.05),通过Manipulation→Operation with Constant→Multiply Constant函数。 p ^Ruf?>  
}Q*8QV  
16AYB17  
 将数据转换成数据阵列:Manipulation→Create Numerical Data Array(参见下一张)。 R lv|DED$  
^#Shs^#  
\;~>AL*  
%*,'&S  
 数据阵列可用于存储折射率调制。 Ma$b(4dB  
 选择在下一个对话框中将实部转化为一个数据阵列图。 F"_SCA?9?  
 插值应该设置为Nearest Neighbor来得到一个像素化折射率调制。 ~FJd{$2x`  
>R6Me*VR  
5.X/Y采样介质 *5 5yF `  
yZ K j>P1  
W n|w~{d{  
 GRIN扩散器层将由双界面元件模拟。 ) Limt<S  
 这个元件可以在平面层和任意折射率调制之间进行模拟。 tH$Z_(5  
 元件厚度对应于层厚度12.656μm。 l+@NjZGm<  
 折射率调制由采样x/y调制介质模拟。
,oR}0(^"\<  
|<OZa;c+  
t6j|q nfw  
P*_Q8I)Y  
 基材丙烯酸的离散数据应该从miscellaneous材料目录中加载。 \'shnzs  
 折射率调制的数据阵列必须设置到介质中。 0nC%tCV'  
 应该选择像素化折射率调制。 P66>w})@  
/P320[B}m&  
kZeb^Q+,  
 优化的GRIN介质是周期性结构。 只优化和指定一个单周期。 #=h~Lr'UH  
 介质必须切换到周期模式。周期是1.20764μm×1.20764μm。 V^"5cW  
)g)X~]*  
6.通过GRIN介质传播 A+AqlM+$i  
vU::dr  
`Q,03W#GJ%  
1aKY+4/G  
 通过折射率调制层传播的传播模型: +Bgy@.a?  
- 薄元近似 HI55):Eb  
- 分步光束传播方法。 v#F .FK  
 对于这个案例,薄元近似足够准确。 W EZ)7H  
 在传播面板上选择传播方法,并且编辑传播设置。 Fq:BRgCE  
 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)。 1O8RGk4  
M,zUg_ @  
7.模拟结果 =98@MX%P  
角强度分布
(参见Sc563_GRIN_Diffuser_3.lpd)
Bf.@B0\  
{eL XVNR7R  
8.结论 h",kA(+P  
Q! WXFS  
 VirtualLab Fusion支持设计GRIN衍射光学元件和全息图。 y]+q mNw"+  
 优化的GRIN元件可以生成任意的二维强度分布。 2+50ezsId  
 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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