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    [分享]设计和分析GRIN扩散器（完整） [复制链接]

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    离线infotek
    科学家
     
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    只看楼主 倒序阅读 楼主  发表于: 2020-11-05
    教程565（1.0） xLC3>>P  
    %;rHrDP(>  
    1.模拟任务 @WVcY:1t#  
     m_)FC-/pSl  
     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。 OEkN(wF  
     设计包括两个步骤： @ g&ct>@y  
    - 设计相位函数来生成一个角谱Top Hat分布。 ;9c<K  
    - 基于相位调制来计算对应的折射率调制。 +>r/0b  
     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。 +w+} b^4  
    BYMi6wts  
    i~{Ufi  
    照明光束参数 ,d{"m)r<  
    s[w6FXt  
    ~W{2Jd  
    波长：632.8nm |563D#?cR  
    激光光束直径（1/e2）：700um
     ;oy-#p>N%  
    L{8xlx`  
    理想输出场参数 28UU60  
    o !vE~  
    ::}{_ Z  
    直径：1° TZY3tUx0|G  
    分辨率：≤0.03° }#n;C{z2e  
    效率：>70% ~4 `5tb  
    杂散光：<20% |\7 ET[X q  
     Yj6*NZ*  
    R~S;sJ& c  
    2.设计相位函数 Z7=`VNHc  
    #~<0t(3Q  
    _t Yx~J2.Q  
    1*@'-mj  
     相位的设计请参考会话编辑器 j 4^97  
     Sc563_GRIN_Diffuser_1.seditor和优化文档Sc563_GRIN_Diffuser_2.dp。 "-+\R}q$  
     设计没有离散相位级的phase-only传输。 T-U}QM_e  
     Z )SY.iK.  
    3.计算GRIN扩散器 n6BQk 2l  
     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。 xo&]$W8  
     最大折射率调制为△n=+0.05。 i}B2R$Z3  
     最大层厚度如下： a_'2V;  
    hMykf4  
    4.计算折射率调制 }<9cL'  
    N _86t  
    从IFTA优化文档中显示优化的传输 E.Jkf\  
    qLB) XnQ  
     将传输相位转变为实部，通过函数Manipulation→Field Quantity Operations→Move→Phase to Real。 ]zWon~  
    .MP !`  
    gk0(ANx  
     生成正向函数，通过Manipulation→Amplitude/Real Part Manipulation→Lift Positive函数。 pUV/ Ul]  
    4*Hgv:0?kI  
    5Hw~2 ?a,  
     乘以最大调制折射率（0.05），通过Manipulation→Operation with Constant→Multiply Constant函数。 ]Ccg`AR{  
     MP4z-4Y  
    .K p  
     将数据转换成数据阵列：Manipulation→Create Numerical Data Array（参见下一张）。 +O*/"]h  
    \E*d\hrl{  
    Lcg)UcB-#  
    TjwBv6h  
     数据阵列可用于存储折射率调制。 -bSSP!f  
     选择在下一个对话框中将实部转化为一个数据阵列图。 &i$ldR  
     插值应该设置为Nearest Neighbor来得到一个像素化折射率调制。 VCD:3U 8  
    2C9V|[U,  
    5.X/Y采样介质     ^HqY9QT2  
    5a hVeY  
    vJ-q*qM1  
     GRIN扩散器层将由双界面元件模拟。 LQngK7>  
     这个元件可以在平面层和任意折射率调制之间进行模拟。 b"vv>Q~U  
     元件厚度对应于层厚度12.656μm。 !U'QqnT  
     折射率调制由采样x/y调制介质模拟。 ,^eYlmT>6  
    {ZI)nQ{  
    Zf65`K3  
    S|]X'f  
     基材丙烯酸的离散数据应该从miscellaneous材料目录中加载。 Zw ^kmSL"  
     折射率调制的数据阵列必须设置到介质中。 q@nP}Pv&5  
     应该选择像素化折射率调制。 JU^lyi!  
    _YLfL  
    c0;t4( &8  
     优化的GRIN介质是周期性结构。 enSXP~9w  
     只优化和指定一个单周期。 A8oo@z68n>  
     介质必须切换到周期模式。周期是 + EGD.S{  
    1.20764μm×1.20764μm。     k=4N.*#`y  
    xx{PespNt  
    6.通过GRIN介质传播 ~1W x =  
    +KvU$9Ad>  
    A.EbXo/  
    K%F,='P}  
     通过折射率调制层传播的传播模型： n1VaLD  
    - 薄元近似 9+{G8$Ai  
    - 分步光束传播方法。 w6{TE(]zp  
     对于这个案例，薄元近似足够准确。 |!"`MIw,  
     在传播面板上选择传播方法，并且编辑传播设置。 ^wc"&;=c|  
     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）。 1>E<8&2[L  
     c%'RR?Tl  
    7.模拟结果 3~ S8!nx  
    'F$l{iR  
    角强度分布
    （参见Sc563_GRIN_Diffuser_3.lpd）
    znaUBv_  
    8.结论 D-4f >  
     zY('t!u8  
     VirtualLab Fusion支持设计GRIN衍射光学元件和全息图。 LS88.w\=S@  
     优化的GRIN元件可以生成任意的二维强度分布。 ~XWQhIAM4  
     可以模拟通过x/y平面上任意调制的介质中的光传播。 1M 781  
    _PlKhv}  
     t-0a7 1#e  
    QQ：2987619807 G %Q^o5m  
     
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