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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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    只看楼主 倒序阅读 楼主  发表于: 2020-11-05
    教程565（1.0） K<D=QweOon  
    Bez 7  
    1.模拟任务 )?,X\/5  
     %0^taA  
     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。 ZHOh(  
     设计包括两个步骤： dW2Lvnh!>/  
    - 设计相位函数来生成一个角谱Top Hat分布。 =%G<S'2'  
    - 基于相位调制来计算对应的折射率调制。 a*KJjl?k  
     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。 H{fOAv1*  
    W .bJ.hO*  
    .VfBwTh7q8  
    照明光束参数 pe7R1{2Q_s  
    #~@Cl9[)D  
    ~;B@ {kFY)  
    波长：632.8nm $tFmp)  
    激光光束直径（1/e2）：700um
     5o R/Q|^  
    #~>ykuq  
    理想输出场参数 4"y1M=he  
    N13wVx  
    dQH9NsV7g  
    直径：1° Nh/B8:035  
    分辨率：≤0.03° wT+b|K  
    效率：>70% I^yInrRh5  
    杂散光：<20% IA?v[xu  
     _^"0"<,  
    I2<t?c:Pn<  
    2.设计相位函数 9 54O=9PQ  
    lQnqPQY  
    r1QLSD]i6  
    2<' 1m{  
     相位的设计请参考会话编辑器 |oI]  
     Sc563_GRIN_Diffuser_1.seditor和优化文档Sc563_GRIN_Diffuser_2.dp。 0]^ke:(#  
     设计没有离散相位级的phase-only传输。 '-5Q>d~&h  
     %N }0,a0  
    3.计算GRIN扩散器 F8%.-.l)  
     GRIN扩散器应该包含一个1mm厚度石英玻璃作为基板，和一个折射率调制的丙烯酸薄层。 )=c/{  
     最大折射率调制为△n=+0.05。 f)/5%W7n}  
     最大层厚度如下： b63tjqk  
    ] M#OS$_O@  
    4.计算折射率调制 c$[cDf~  
    wnoL<p  
    从IFTA优化文档中显示优化的传输 gu~F(Fb'  
    z7'C;I  
     将传输相位转变为实部，通过函数Manipulation→Field Quantity Operations→Move→Phase to Real。 ?* %J Gz_  
    ^saH^kg1"  
    n_X)6 s  
     生成正向函数，通过Manipulation→Amplitude/Real Part Manipulation→Lift Positive函数。 {[%kn rRJ  
    Q(J6;s#b  
    |Q)c{9sD  
     乘以最大调制折射率（0.05），通过Manipulation→Operation with Constant→Multiply Constant函数。 Tf1G827  
      wN4N 2  
    J$X{4  
     将数据转换成数据阵列：Manipulation→Create Numerical Data Array（参见下一张）。 `96PY !$u  
    ggn:DE "  
    W~e/3#R\=  
    5D#Mhgun  
     数据阵列可用于存储折射率调制。 a J&)-ge  
     选择在下一个对话框中将实部转化为一个数据阵列图。 3"ii_#1  
     插值应该设置为Nearest Neighbor来得到一个像素化折射率调制。 b^~"4fU  
    2!+saf^-,  
    5.X/Y采样介质     `"* ]C  
    Dy[_Ix/Y,  
    g~i%*u,Y<  
     GRIN扩散器层将由双界面元件模拟。 QC+K:jL  
     这个元件可以在平面层和任意折射率调制之间进行模拟。 3h-C&C  
     元件厚度对应于层厚度12.656μm。  aX'R&R  
     折射率调制由采样x/y调制介质模拟。 @1UC9}>  
    utDjN"  
    >w~Hq9  
    N @24)g?  
     基材丙烯酸的离散数据应该从miscellaneous材料目录中加载。 mDT"%I"4j  
     折射率调制的数据阵列必须设置到介质中。  *Fe  
     应该选择像素化折射率调制。 RZ#~^5DiO  
    1>BY:xZr  
    J XKqQxZ[X  
     优化的GRIN介质是周期性结构。 2# y!(D8  
     只优化和指定一个单周期。 +hJ@w-u,G  
     介质必须切换到周期模式。周期是 iVg3=R)[1  
    1.20764μm×1.20764μm。     M@=eWZ<  
     gh{Z=_  
    6.通过GRIN介质传播 '%2q'LqSA  
    tXgsWG?v[H  
    n7r )wy  
    FXi"o $N  
     通过折射率调制层传播的传播模型： TC%ENxDR  
    - 薄元近似 b;X|[tB  
    - 分步光束传播方法。 \ LQ?s)~  
     对于这个案例，薄元近似足够准确。 #@#/M)  
     在传播面板上选择传播方法，并且编辑传播设置。 2!u4nxZ.  
     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）。 <oc"!c;T  
     t%`GXJb  
    7.模拟结果 Sl?@c/Ng  
    ?=22@Q}g  
    角强度分布
    （参见Sc563_GRIN_Diffuser_3.lpd）
    <ETR6r  
    8.结论 GjmPpKIu\  
     Y30e7d* qr  
     VirtualLab Fusion支持设计GRIN衍射光学元件和全息图。 cM= ? {W7~  
     优化的GRIN元件可以生成任意的二维强度分布。 2th>+M~A  
     可以模拟通过x/y平面上任意调制的介质中的光传播。 Z?7XuELKV  
    p%8v+9+h2  
     gg-4ce/  
    QQ：2987619807 ,'KQFC   
     
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