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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） T \%{zz_(  
    JTbg8b  
    1.模拟任务 vzD3_ ?D  
     .Rt_j  
     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。 jR8~EI+  
     设计包括两个步骤： wq &|V  
    - 设计相位函数来生成一个角谱Top Hat分布。 6J. [9#  
    - 基于相位调制来计算对应的折射率调制。 s/[15  
     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。 w5*?P4P  
    ga0>J_  
    |Y' xtOMX  
    照明光束参数 V_Z~$  
    86Q\G.h7  
    }G^Bc4@b  
    波长：632.8nm  +C3IP  
    激光光束直径（1/e2）：700um
     7oY}=281  
    *p!K9$4  
    理想输出场参数 3/a$oO  
    3&Dln  
    v_Om3i9$E  
    直径：1° >C""T`5]  
    分辨率：≤0.03° TAz #e  
    效率：>70% c%1 <O!c  
    杂散光：<20% 'VA\dpa{J  
     GE4d=;5  
    NJJsg^'  
    2.设计相位函数 w)I!q&`Y  
    \m @8$MK  
    V0hC[Ilr  
    > Q1r^  
     相位的设计请参考会话编辑器 z_fR?~$N2  
     Sc563_GRIN_Diffuser_1.seditor和优化文档Sc563_GRIN_Diffuser_2.dp。 l!Q |]-.@  
     设计没有离散相位级的phase-only传输。 BNU]NcA#*,  
     B"N8NVn  
    3.计算GRIN扩散器 \ZdV|23  
     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。 9/Q_Jv-Q  
     最大折射率调制为△n=+0.05。 S0.   
     最大层厚度如下： )@DT^#zR  
    $Yfm>4  
    4.计算折射率调制 q^}QwJw  
    /BC(O[P  
    从IFTA优化文档中显示优化的传输 F 7+Gt Ed  
    ,aI 6P-  
     将传输相位转变为实部，通过函数Manipulation→Field Quantity Operations→Move→Phase to Real。 jJ% *hDZ6t  
    e6s-;  
    1g`$[wp|  
     生成正向函数，通过Manipulation→Amplitude/Real Part Manipulation→Lift Positive函数。 cy=,Dr9O  
    _2{i}L  
    zRyZrt,%&  
     乘以最大调制折射率（0.05），通过Manipulation→Operation with Constant→Multiply Constant函数。 l'YpSO~l7  
     6hKavzSi  
    ;p ~@*c'E  
     将数据转换成数据阵列：Manipulation→Create Numerical Data Array（参见下一张）。 T xRa&1  
    hg7`jE&2  
    2GRh8G&5  
    k,0RpE  
     数据阵列可用于存储折射率调制。 fd >t9.  
     选择在下一个对话框中将实部转化为一个数据阵列图。 b;\qF&T  
     插值应该设置为Nearest Neighbor来得到一个像素化折射率调制。 >O[# 661  
    <Q)6N!Tp^  
    5.X/Y采样介质     kQlXcR  
    U+sAEN_e k  
    }x % ;y]S  
     GRIN扩散器层将由双界面元件模拟。 RW 23lRA6  
     这个元件可以在平面层和任意折射率调制之间进行模拟。 vG WX=O  
     元件厚度对应于层厚度12.656μm。 PQAN,d  
     折射率调制由采样x/y调制介质模拟。 fx|$(D@9  
    +:w9K!31-  
    ji {V#  
    bG nBV7b  
     基材丙烯酸的离散数据应该从miscellaneous材料目录中加载。 :,<e  
     折射率调制的数据阵列必须设置到介质中。 \2i4]V  
     应该选择像素化折射率调制。 m;o \.s  
    O6gI%Jdp  
    ehj&A+Ip  
     优化的GRIN介质是周期性结构。  K9  
     只优化和指定一个单周期。 &,Dh*)k  
     介质必须切换到周期模式。周期是  8YFfnk  
    1.20764μm×1.20764μm。     UMUr"-l =  
    2vWJ|&|p  
    6.通过GRIN介质传播 h$|K vS  
    y6Xfddd61  
    Z QND^a:  
    1fwCQM   
     通过折射率调制层传播的传播模型： QFIdp R.  
    - 薄元近似 Dw    
    - 分步光束传播方法。 bnLvJ]i)  
     对于这个案例，薄元近似足够准确。 S*rgYe!E  
     在传播面板上选择传播方法，并且编辑传播设置。 4lC:svF  
     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）。 UzFd@W u#  
     ~Bn#A kL  
    7.模拟结果 C)`ZI8  
    1g{`1[.QO  
    角强度分布
    （参见Sc563_GRIN_Diffuser_3.lpd）
    -?<wvUbR{  
    8.结论 (i>VJr  
     Oa\!5Pw1  
     VirtualLab Fusion支持设计GRIN衍射光学元件和全息图。 \p1H" A  
     优化的GRIN元件可以生成任意的二维强度分布。 x, a[ p\1  
     可以模拟通过x/y平面上任意调制的介质中的光传播。 9ET2uDZpL  
    *>rpcS<l  
     2S}%r4$n}  
    QQ：2987619807 yd5r]6ej  
     
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