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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 [~0q )  
d|HM  
 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。 "+Yn;9  
 设计包括两个步骤: Oc=PJf%D#  
- 设计相位函数来生成一个角谱Top Hat分布。 '%7]xp  
- 基于相位调制来计算对应的折射率调制。 ]@g$<&  
 设计相位函数是基于案例DO.002。在开始设计一个梯度折射率扩散器之前,我们迫切地推荐您先阅读这个案例。 LR.+C xQ  
fXQRsL8 ]  
[l{eJ /W  
照明光束参数 Lu5.$b  
s$G8`$+i1  
NGzqiu"J  
波长:632.8nm (NlEb'~+  
激光光束直径(1/e2):700um
^aMdbB  
f@g  
理想输出场参数 +Ea X S  
-JQg{A  
\5_^P{p7<  
直径:1° 32/P(-  
分辨率:≤0.03° jg/<"/E  
效率:>70% 00TdX|V`  
杂散光:<20% \mG M#E  
%05a>Rf&  
YtQWArX,  
2.设计相位函数 {<n)zLy  
!X_~|5.  
uwzT? C A6  
I-hhHm<@  
 相位的设计请参考会话编辑器 aC` c^'5  
 Sc563_GRIN_Diffuser_1.seditor和优化文档Sc563_GRIN_Diffuser_2.dp。 }A ^,y  
 设计没有离散相位级的phase-only传输。 GjG3aqP&!  
iB-s*b<`~  
3.计算GRIN扩散器 (iP,YKG1?  
 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。 %q^]./3p  
 最大折射率调制为△n=+0.05。 /ep~/#Ia  
 最大层厚度如下: %W+ F e,]  
B.jYU  
4.计算折射率调制 /L^dHI]Q  
m8'1@1d|  
从IFTA优化文档中显示优化的传输 b5R*]  
*@^0xz{\z  
 将传输相位转变为实部,通过函数Manipulation→Field Quantity Operations→Move→Phase to Real。 j+/*NM_y3  
0rUf'S ?K  
//|Vj | =  
 生成正向函数,通过Manipulation→Amplitude/Real Part Manipulation→Lift Positive函数。 7 >(ygu  
RdHR[Usm  
:P~Owz  
 乘以最大调制折射率(0.05),通过Manipulation→Operation with Constant→Multiply Constant函数。 z(qz(`eGC&  
i/z7a%$   
kvn6 NiU  
 将数据转换成数据阵列:Manipulation→Create Numerical Data Array(参见下一张)。 !NjE5USi  
IgL8u  
Qt 2hb  
kF .b)  
 数据阵列可用于存储折射率调制。 jEIL(0_H  
 选择在下一个对话框中将实部转化为一个数据阵列图。 .VT,,0  
 插值应该设置为Nearest Neighbor来得到一个像素化折射率调制。 `314.a6S  
r.5F^   
5.X/Y采样介质 Viw3 /K  
`RRORzXoS  
`0F IJT  
 GRIN扩散器层将由双界面元件模拟。 '-=?lyKv  
 这个元件可以在平面层和任意折射率调制之间进行模拟。 rv:O|wZ  
 元件厚度对应于层厚度12.656μm。 $)!Z"2T  
 折射率调制由采样x/y调制介质模拟。
?a@l.ZM*  
%<t/xAge  
@$]h[   
|Oe6OCPf  
 基材丙烯酸的离散数据应该从miscellaneous材料目录中加载。 e<K=Q$U.  
 折射率调制的数据阵列必须设置到介质中。 7Z_iQ1  
 应该选择像素化折射率调制。 &3V4~L1aEg  
4tjRju?  
p WHu[Fu  
 优化的GRIN介质是周期性结构。 只优化和指定一个单周期。 5Mr:(|JyV  
 介质必须切换到周期模式。周期是1.20764μm×1.20764μm。 FmPF7  
wlJ1,)n^2  
6.通过GRIN介质传播 4p.O<f;A8  
al/~  
\N30SG ?o  
4~4Hst#^  
 通过折射率调制层传播的传播模型: (!s[~O6  
- 薄元近似 _17"T0  
- 分步光束传播方法。 5|Qr"c$p  
 对于这个案例,薄元近似足够准确。 K4"as9oFP  
 在传播面板上选择传播方法,并且编辑传播设置。 e]QkZg2?Yn  
 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)。 U!4 ^;  
?jbam! A  
7.模拟结果 Iu8=[F>  
角强度分布
(参见Sc563_GRIN_Diffuser_3.lpd)
43Q&<r$[T  
|@RO&F  
8.结论 bHCd|4e,2  
DWAU8>c+  
 VirtualLab Fusion支持设计GRIN衍射光学元件和全息图。 /.r($S g^  
 优化的GRIN元件可以生成任意的二维强度分布。 j^gF~ Wz^  
 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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