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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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    光币
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    光券
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    只看楼主 正序阅读 楼主  发表于: 2020-11-05
    教程565（1.0） :}-VLp4b  
    .oM;D~(=9  
    1.模拟任务 ?)gc;K  
     [Lcy &+  
     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。  Q!5W x  
     设计包括两个步骤： xFcW%m>9C  
    - 设计相位函数来生成一个角谱Top Hat分布。 D+u\ORj  
    - 基于相位调制来计算对应的折射率调制。 5/R ~<z  
     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。 yU>ucuF  
    q'9;  
    jx'hxC'3  
    照明光束参数 =gC% =  
    EMPujik-  
    dVMLn4[,MA  
    波长：632.8nm $9h^tP'CV  
    激光光束直径（1/e2）：700um
     P{HR='2  
    W/VE B3P>Z  
    理想输出场参数 &14xYpD<  
    GL _hRu  
    F$ckW'V  
    直径：1° >,.\`.0  
    分辨率：≤0.03° mA#;6?6  
    效率：>70% IOa@dUh7a,  
    杂散光：<20% 7pN&fAtj/  
     "pO** z$Z  
    }zIWagC6  
    2.设计相位函数 LVy`U07CV  
    <kJ`qbOU  
    ju!V1ky  
    W6RjQ1  
     相位的设计请参考会话编辑器 9VMk?   
     Sc563_GRIN_Diffuser_1.seditor和优化文档Sc563_GRIN_Diffuser_2.dp。 <E:_9#Z0sc  
     设计没有离散相位级的phase-only传输。 (Vn3g ra  
     H6Ytp^~>  
    3.计算GRIN扩散器 Nxt`5kSx=  
     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。 fymmA faR  
     最大折射率调制为△n=+0.05。 wb%4f6i  
     最大层厚度如下： >%5GMx>m  
    l3+G]C&<  
    4.计算折射率调制 T+PERz(  
    Y5y7ONcn  
    从IFTA优化文档中显示优化的传输 !?sB=qo  
    Y-,S_59  
     将传输相位转变为实部，通过函数Manipulation→Field Quantity Operations→Move→Phase to Real。 ,4k3C#!. i  
    <nK@+4EH"o  
    !^EA}N.u  
     生成正向函数，通过Manipulation→Amplitude/Real Part Manipulation→Lift Positive函数。 $ nMx#~>a  
    11Uu5e!.  
    )LNKJe+  
     乘以最大调制折射率（0.05），通过Manipulation→Operation with Constant→Multiply Constant函数。 );?tGX  
     ^)o]hE|  
    7%&e4'SZO  
     将数据转换成数据阵列：Manipulation→Create Numerical Data Array（参见下一张）。 {suQ"iv  
    gB>AYL%o=  
    D&=+PAX  
    2Ima15^+F  
     数据阵列可用于存储折射率调制。 L8oqlq( 9  
     选择在下一个对话框中将实部转化为一个数据阵列图。 qiq=v)  
     插值应该设置为Nearest Neighbor来得到一个像素化折射率调制。 8w#4T:hsuN  
    Bat@  
    5.X/Y采样介质     a '?LC)^  
    `)kxFD_bH  
    (!?%"e  
     GRIN扩散器层将由双界面元件模拟。 :H#D4O8UiH  
     这个元件可以在平面层和任意折射率调制之间进行模拟。 5k?xBk=<  
     元件厚度对应于层厚度12.656μm。 k2.\1}\  
     折射率调制由采样x/y调制介质模拟。 ]AZCf`7/?  
    Y\ ;hjxR-  
    QIdml*Np?H  
    [q/eRIS_  
     基材丙烯酸的离散数据应该从miscellaneous材料目录中加载。 s){VU2.ra  
     折射率调制的数据阵列必须设置到介质中。 MwL!2r  
     应该选择像素化折射率调制。 m8eoD{  
    xZ* B}O{{H  
    Rl_1g`84  
     优化的GRIN介质是周期性结构。 0g Hd{H=  
     只优化和指定一个单周期。 ^W`RBrJay  
     介质必须切换到周期模式。周期是 fhha-J  
    1.20764μm×1.20764μm。     YS<KyTb"  
    :f7:@8  
    6.通过GRIN介质传播 f3s4aARP  
    ma/<#l^}  
    R?dMM  
    Y1F%-o  
     通过折射率调制层传播的传播模型： e`+ej-o,  
    - 薄元近似 >wR)p\UEb  
    - 分步光束传播方法。 Q=Q&\.<  
     对于这个案例，薄元近似足够准确。 n?S)H=  
     在传播面板上选择传播方法，并且编辑传播设置。 |h&okR+_,  
     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）。 nITkgN:s  
     h A '>  
    7.模拟结果 @RCZ![XYWg  
    IR&b2FTcU  
    角强度分布
    （参见Sc563_GRIN_Diffuser_3.lpd）
    Dc 84^>l  
    8.结论 =B`=f,,#3  
     y'<5P~W!a  
     VirtualLab Fusion支持设计GRIN衍射光学元件和全息图。 FTzc,6  
     优化的GRIN元件可以生成任意的二维强度分布。 V0*MY{x#S  
     可以模拟通过x/y平面上任意调制的介质中的光传播。 $O fZp<M  
    :OqEkh"$#  
     P%d3fFzK  
    QQ：2987619807 a=sd&](_  
     
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