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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） ;Ia1L{472m  
    "GI&S%F  
    1.模拟任务 6 v^  
     *g4Cy 8$  
     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。 jHlOP,kc  
     设计包括两个步骤： "jO3Y/>S  
    - 设计相位函数来生成一个角谱Top Hat分布。 j9ta0~x1*6  
    - 基于相位调制来计算对应的折射率调制。 3D{4vMm X  
     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。 6bKO;^0  
    i i@1!o  
    v\(m"|4(i  
    照明光束参数 >B/&V|E  
    ^FM9} t/U,  
    i `QK'=h[  
    波长：632.8nm ASZ5;N4u  
    激光光束直径（1/e2）：700um
     yj'' \  
    XYHCggy  
    理想输出场参数 ~}-p5q2  
    @gSFvb bc  
    qzt2j\v  
    直径：1° k> &s( b  
    分辨率：≤0.03° DJYXC,r  
    效率：>70% N~; khS]  
    杂散光：<20% .(7C)P{ .0  
     6~h1iY_~  
    QHs:=i~VH  
    2.设计相位函数 x*&&?nV Iz  
    ?ey&Un"  
    &lPBqw  
    7s8<FyFsjd  
     相位的设计请参考会话编辑器  n22hVw  
     Sc563_GRIN_Diffuser_1.seditor和优化文档Sc563_GRIN_Diffuser_2.dp。 Mj B< \g>  
     设计没有离散相位级的phase-only传输。 \W`}L  
     iCnUnR{  
    3.计算GRIN扩散器 r` `i C5Ii  
     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。 ?[ S >&Vq  
     最大折射率调制为△n=+0.05。 AIl$qPKj&  
     最大层厚度如下： hG~]~ )  
    O<dZA=Oez  
    4.计算折射率调制 ))IgB).3M  
    =F %wlzF:  
    从IFTA优化文档中显示优化的传输 g)9JO6]  
    X}j'L&{F@  
     将传输相位转变为实部，通过函数Manipulation→Field Quantity Operations→Move→Phase to Real。 cl8_rt  
    @ojg`!,  
    2&gVZz  
     生成正向函数，通过Manipulation→Amplitude/Real Part Manipulation→Lift Positive函数。 9U7Mu;4  
    8 5%Pq:E  
    &=z1$ih>2\  
     乘以最大调制折射率（0.05），通过Manipulation→Operation with Constant→Multiply Constant函数。 #'4<> G]  
     2JA&{ch  
    -.b Io  
     将数据转换成数据阵列：Manipulation→Create Numerical Data Array（参见下一张）。 g\qL}:  
    +f\pk \Ith  
    WAwfL?  
    /m Q2;*|  
     数据阵列可用于存储折射率调制。 X40la_[.  
     选择在下一个对话框中将实部转化为一个数据阵列图。 YMj7  
     插值应该设置为Nearest Neighbor来得到一个像素化折射率调制。 s3Krob`C5  
    ;WvYzd9  
    5.X/Y采样介质     7~kpRa@\P  
    u+z .J4w  
    kJurUDo  
     GRIN扩散器层将由双界面元件模拟。 XW UvP  
     这个元件可以在平面层和任意折射率调制之间进行模拟。 f/0v' Jt  
     元件厚度对应于层厚度12.656μm。 }RA3$%3  
     折射率调制由采样x/y调制介质模拟。 Bbl)3$`,  
    6+Wr6'kuH  
    ol?z<53X]  
    xm}q6>jRV  
     基材丙烯酸的离散数据应该从miscellaneous材料目录中加载。 (:.Q\!aZ1  
     折射率调制的数据阵列必须设置到介质中。 r,u<y_YW  
     应该选择像素化折射率调制。 5vs`uUzr  
    2fkIdy#n@  
    [GR]!\!%~  
     优化的GRIN介质是周期性结构。 jh 7p62R  
     只优化和指定一个单周期。 {?EEIfg  
     介质必须切换到周期模式。周期是 y:g7'+c  
    1.20764μm×1.20764μm。     r/CEYEJ&X  
    ;Cr_NP[8|j  
    6.通过GRIN介质传播 9UeVvH  
    85r)>aCMn  
    ASzzBR;?_  
    $6:XsrV\a  
     通过折射率调制层传播的传播模型： /S7+B ]  
    - 薄元近似 [cGt  
    - 分步光束传播方法。 ~K5Cr  
     对于这个案例，薄元近似足够准确。 vp\PYg;x  
     在传播面板上选择传播方法，并且编辑传播设置。 JqI6k6~Q^  
     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）。 IF&g.R  
     Sni&?tcY  
    7.模拟结果 \6`v.B&v  
    S2J#b"Y  
    角强度分布
    （参见Sc563_GRIN_Diffuser_3.lpd）
    Tjnt(5g  
    8.结论 8- dRdQu]  
     [c&2i`C  
     VirtualLab Fusion支持设计GRIN衍射光学元件和全息图。 D^66p8t  
     优化的GRIN元件可以生成任意的二维强度分布。 N<KKY"?I'  
     可以模拟通过x/y平面上任意调制的介质中的光传播。 eaV3) uP  
    %B#hb<7}  
     6#E]zmXO2  
    QQ：2987619807 -Bo86t)F  
     
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