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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 M't~/&D#  
hbZ]DRg  
 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。 %62W[Oh5  
 设计包括两个步骤: 6snDv4  
- 设计相位函数来生成一个角谱Top Hat分布。 Tbf@qid e  
- 基于相位调制来计算对应的折射率调制。 .`I;qF  
 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。 fj 14'T  
^Rel-=Z$B  
3o).8b_3g  
照明光束参数 ioIOyj  
eA4dDKX+  
6CQ.>M:R  
波长:632.8nm O"'.n5>:`  
激光光束直径(1/e2):700um
;N+ v x  
#9R[%R7Nz  
理想输出场参数 ,s=jtK  
It5U=PU  
`zRE$O  
直径:1° ;Avz%2#c`  
分辨率:≤0.03° {c 82bFiv  
效率:>70% os :/-A_m  
杂散光:<20% ]1 V,_^D  
q5Bj0r[/o  
ZQL4<fy'E  
2.设计相位函数 B #[UR Z9S  
YN=dLr([<  
+2DzX/3  
%1Ex{H hb  
 相位的设计请参考会话编辑器 "PFczoRZ  
 Sc563_GRIN_Diffuser_1.seditor和优化文档Sc563_GRIN_Diffuser_2.dp。 T9s$IS,  
 设计没有离散相位级的phase-only传输。 -K"" 4SC2  
b 8vyJb,K  
3.计算GRIN扩散器 *\-R&8  
 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。 MC 8t"SB  
 最大折射率调制为△n=+0.05。 {S9't;%]  
 最大层厚度如下: $ 8"we  
R*"31&3le4  
4.计算折射率调制 \2UtT@3|C  
z;c~(o@4  
从IFTA优化文档中显示优化的传输 ^)JUl!5j]C  
1v<,nABuJ6  
 将传输相位转变为实部,通过函数Manipulation→Field Quantity Operations→Move→Phase to Real。 iRbTH}4i  
JYAtQTOR  
4qd =]i  
 生成正向函数,通过Manipulation→Amplitude/Real Part Manipulation→Lift Positive函数。 t K $r_*  
bF85T(G  
8+7n"6GY2/  
 乘以最大调制折射率(0.05),通过Manipulation→Operation with Constant→Multiply Constant函数。 h20<X;  
Z+gG.|"k  
: ~R Y  
 将数据转换成数据阵列:Manipulation→Create Numerical Data Array(参见下一张)。 WxLmzSz{xD  
6w?l I  
mJ'Q9x"  
mQbpv'N  
 数据阵列可用于存储折射率调制。 1X ?9Ji)h  
 选择在下一个对话框中将实部转化为一个数据阵列图。 k;7R3O@  
 插值应该设置为Nearest Neighbor来得到一个像素化折射率调制。 |9fvj6?Y  
rXIFCt8J  
5.X/Y采样介质 $!'S7;*uW  
u{asKUce\  
p)x*uqSd  
 GRIN扩散器层将由双界面元件模拟。 {vp|f~}zTw  
 这个元件可以在平面层和任意折射率调制之间进行模拟。 lc:dKGF6  
 元件厚度对应于层厚度12.656μm。 3 L:s5  
 折射率调制由采样x/y调制介质模拟。
I^u$H&  
We8n20wf<  
N!W# N$  
+zl2| '  
 基材丙烯酸的离散数据应该从miscellaneous材料目录中加载。 C;m,{MD  
 折射率调制的数据阵列必须设置到介质中。 b`9J1p.;  
 应该选择像素化折射率调制。 Dc1tND$X3g  
&8!~H<S  
Ar;uq7c,G  
 优化的GRIN介质是周期性结构。 只优化和指定一个单周期。 >~%EB?8  
 介质必须切换到周期模式。周期是1.20764μm×1.20764μm。 rfz\DvV d  
1"hd5a  
6.通过GRIN介质传播 }k{h^!fV  
RaT_5PH~g  
7A@iu*t  
1xBg^  
 通过折射率调制层传播的传播模型: ~xp(k  
- 薄元近似 3iKy>  
- 分步光束传播方法。 ,Ky-3p>  
 对于这个案例,薄元近似足够准确。 7CGxM  
 在传播面板上选择传播方法,并且编辑传播设置。 #W]4aZ1  
 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)。 Uo~-^w}  
L@&(>  
7.模拟结果 3IlflXb  
角强度分布
(参见Sc563_GRIN_Diffuser_3.lpd)
ycPGv.6  
Ir,3' G  
8.结论 @[2Go}VF  
{9,!XiF.:  
 VirtualLab Fusion支持设计GRIN衍射光学元件和全息图。 AB:JXMyK  
 优化的GRIN元件可以生成任意的二维强度分布。 2~wIHtd  
 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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