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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） cl2@p@av  
    /woa[7Xe  
    1.模拟任务 J),7ukLu^  
     H's67E/>*  
     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。 =KNg "|  
     设计包括两个步骤： OM]p"Jd  
    - 设计相位函数来生成一个角谱Top Hat分布。 =(*Eh=Pw  
    - 基于相位调制来计算对应的折射率调制。 IGql^,b  
     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。 XPzwT2_E  
    `a:@[0r0U  
    | x{:GWq  
    照明光束参数 M#})  
    xpFu$2T6P.  
    )aqu f<u@  
    波长：632.8nm * ok89 ad  
    激光光束直径（1/e2）：700um
     {^9,Dy_D  
    KBzEEvx/$  
    理想输出场参数 |IH-a"  
    )rhKWg  
    ?`\<t$M  
    直径：1° +Qu~UK\   
    分辨率：≤0.03° M6 AQ8~z  
    效率：>70% }<FBcc(n  
    杂散光：<20% 0Qw?.#[9  
     rf;R"Uc  
    |kV,B_qz  
    2.设计相位函数 ..<(HH2  
    ,k{{ZP P  
    ]9zc[_ !  
    n5S$Dl  
     相位的设计请参考会话编辑器 \R&`bAdk  
     Sc563_GRIN_Diffuser_1.seditor和优化文档Sc563_GRIN_Diffuser_2.dp。 g_>)Q  
     设计没有离散相位级的phase-only传输。 Ca+d ?IS  
     ZH_ J+  
    3.计算GRIN扩散器 $+JaEF`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。 3KB)\nF#%  
     最大折射率调制为△n=+0.05。 w \0=L=J  
     最大层厚度如下： nImRU.;P  
    .eZ4?|at.F  
    4.计算折射率调制 :+]6SC0ql  
    QwOQS %  
    从IFTA优化文档中显示优化的传输 bL *;N3#E  
    `mw@"  
     将传输相位转变为实部，通过函数Manipulation→Field Quantity Operations→Move→Phase to Real。 Ofqe+C  
    uHz D  
    mg'-]>$$]  
     生成正向函数，通过Manipulation→Amplitude/Real Part Manipulation→Lift Positive函数。 BT d$n!'$n  
    |[!xLqG  
    5?9}^s4  
     乘以最大调制折射率（0.05），通过Manipulation→Operation with Constant→Multiply Constant函数。 jE2ziK  
     b^Rg_,s  
    }qV4]*+{  
     将数据转换成数据阵列：Manipulation→Create Numerical Data Array（参见下一张）。 .vQ2w  
    Wf: AMxDm  
    MB^ b)\X  
    =5dv38  
     数据阵列可用于存储折射率调制。 * +A!12s@  
     选择在下一个对话框中将实部转化为一个数据阵列图。 'O\K Wj{  
     插值应该设置为Nearest Neighbor来得到一个像素化折射率调制。 Q:_pW<^  
    2U~oWg2P  
    5.X/Y采样介质     IeN!nK-  
    Bu!Gy8\  
    n )`*{uv$  
     GRIN扩散器层将由双界面元件模拟。 WHE*NWz>q  
     这个元件可以在平面层和任意折射率调制之间进行模拟。 webT  
     元件厚度对应于层厚度12.656μm。 A|RAMO@le  
     折射率调制由采样x/y调制介质模拟。 0C3Yina9 *  
    H7qda' %>  
    Mv4JF(,S  
    J=4S\0Z*  
     基材丙烯酸的离散数据应该从miscellaneous材料目录中加载。 X$JKEW;0BP  
     折射率调制的数据阵列必须设置到介质中。 1f[!=p  
     应该选择像素化折射率调制。 wy) Frg  
    %K ]u"  
    _Seiwk &  
     优化的GRIN介质是周期性结构。 3kYUO-qw  
     只优化和指定一个单周期。 X*S|aNaLWW  
     介质必须切换到周期模式。周期是 !7%L%~z^  
    1.20764μm×1.20764μm。     qY14LdC}~  
    d8]6<\g  
    6.通过GRIN介质传播 7;|6g8=  
    Ypv"u0  
    0dIJgKanGP  
    zKiKda%)  
     通过折射率调制层传播的传播模型： mi97$Cr2  
    - 薄元近似 t~U:{g~  
    - 分步光束传播方法。 aK1|b=gVj  
     对于这个案例，薄元近似足够准确。 s/,St!A 4!  
     在传播面板上选择传播方法，并且编辑传播设置。 u{>5  
     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）。 lfj>]om$  
     -QZped;?*  
    7.模拟结果 IK %j+UB  
    O^:Rm=,$  
    角强度分布
    （参见Sc563_GRIN_Diffuser_3.lpd）
    H,H'bd/  
    8.结论 ^lf;Lc  
     8swj'SjX  
     VirtualLab Fusion支持设计GRIN衍射光学元件和全息图。 cp.)K!$  
     优化的GRIN元件可以生成任意的二维强度分布。 kv (N/G  
     可以模拟通过x/y平面上任意调制的介质中的光传播。 _|6{(  
    G e~&Ble  
     [IV8  
    QQ：2987619807 )}u.b-Nt.  
     
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