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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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    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） WHeyE3}p  
    `-W.uOZ0  
    1.模拟任务 rR]U Ff  
     Z^E>)!t  
     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。 <*EMcZ  
     设计包括两个步骤： Swz{5 J2C  
    - 设计相位函数来生成一个角谱Top Hat分布。 6!zBLIYFI  
    - 基于相位调制来计算对应的折射率调制。 fb-Lp#!T39  
     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。 |0ATH`{  
    g xY6M4  
    uzg(C#sp  
    照明光束参数 -{`8Av5)E%  
    k#F |  
    m:B9~ lbT+  
    波长：632.8nm vZ,DJ//U,  
    激光光束直径（1/e2）：700um
     `NYu|:JK:  
    OL]P(HRm]~  
    理想输出场参数 2(LF @xb  
    @W}cM  
    \c}_!.xj"  
    直径：1° v+Eub;m   
    分辨率：≤0.03° 0DtewN{Z  
    效率：>70% F-AU'o *  
    杂散光：<20% oC ?UGY~xL  
     j5m KJC  
    "Vh3hnS~  
    2.设计相位函数 6&| hpp#[  
    XSk*w'xO  
    b S-o86u  
    V=^B7a.;>  
     相位的设计请参考会话编辑器 yPY}b_W  
     Sc563_GRIN_Diffuser_1.seditor和优化文档Sc563_GRIN_Diffuser_2.dp。 mi[t1cN)=  
     设计没有离散相位级的phase-only传输。 Jq>rA  
     Vu.VH([b]Q  
    3.计算GRIN扩散器 O6*2oUKqK  
     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。 &1 /OwTI4J  
     最大折射率调制为△n=+0.05。 $7h]A$$Fv  
     最大层厚度如下： L~oy|K67  
    Hjhgu=  
    4.计算折射率调制  :o~]FVf  
    ^h\(j*/#X  
    从IFTA优化文档中显示优化的传输 ;~D$ rT  
    Q g~cYwX  
     将传输相位转变为实部，通过函数Manipulation→Field Quantity Operations→Move→Phase to Real。 7 Tb[sc'  
    IiU\}<O  
    c wNJ{S+  
     生成正向函数，通过Manipulation→Amplitude/Real Part Manipulation→Lift Positive函数。 Q,nJz*AJ  
    Y5c,O>T5Y  
    i<0_sxfUD  
     乘以最大调制折射率（0.05），通过Manipulation→Operation with Constant→Multiply Constant函数。 5(zdM)Y7  
     9?X8H1  
    Su/8P[q_  
     将数据转换成数据阵列：Manipulation→Create Numerical Data Array（参见下一张）。 n6AA%? 5  
    _'8P8 T&  
    s&hJ[$i  
    mT:NC'b<9  
     数据阵列可用于存储折射率调制。 Ez8k.]qu  
     选择在下一个对话框中将实部转化为一个数据阵列图。 kEgpF{"%n  
     插值应该设置为Nearest Neighbor来得到一个像素化折射率调制。 rp9?p%  
    {V,aCr  
    5.X/Y采样介质     [Dhqyjq  
    BLN|QaZ  
    rJZR8bo  
     GRIN扩散器层将由双界面元件模拟。 *b'4>U  
     这个元件可以在平面层和任意折射率调制之间进行模拟。 Um}f7^fp^l  
     元件厚度对应于层厚度12.656μm。 /KLkrW  
     折射率调制由采样x/y调制介质模拟。 p}oGhO&=  
    3v@h&7<E  
    4#CHX^De  
    X+1Mv  
     基材丙烯酸的离散数据应该从miscellaneous材料目录中加载。 NSa6\.W)  
     折射率调制的数据阵列必须设置到介质中。 fB80&G9  
     应该选择像素化折射率调制。 V&*|%,q   
    {J1iheuS}  
    W#)X@TlE  
     优化的GRIN介质是周期性结构。 gw!d[{#  
     只优化和指定一个单周期。 cJMi`PQ;  
     介质必须切换到周期模式。周期是 hK,a8%KnFA  
    1.20764μm×1.20764μm。     ]]0Yh  
    C}#$wge  
    6.通过GRIN介质传播 wn^#`s!]U  
    e)= " Fq!  
    [~PR\qm  
    :YQI1 q[6  
     通过折射率调制层传播的传播模型： l A%FS]vh  
    - 薄元近似 UX+vU@Co[  
    - 分步光束传播方法。 %x.du9  
     对于这个案例，薄元近似足够准确。 VKkvf"X  
     在传播面板上选择传播方法，并且编辑传播设置。 "OwK-  
     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）。 j7U&a}(  
     uu9IUqEq2  
    7.模拟结果 l?QA;9_R'  
    tLi91)oG  
    角强度分布
    （参见Sc563_GRIN_Diffuser_3.lpd）
    l\F71pwSI  
    8.结论 [YP{%1*RM  
     3&>0'h  
     VirtualLab Fusion支持设计GRIN衍射光学元件和全息图。 HKr}"`I.  
     优化的GRIN元件可以生成任意的二维强度分布。 -)Bvx>8fq-  
     可以模拟通过x/y平面上任意调制的介质中的光传播。 l$1NI#&  
    _RzF h  
     (i L*1f   
    QQ：2987619807 DuNindo 8  
     
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