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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 正序阅读 楼主  发表于: 2020-11-05
    教程565（1.0） =)a %,H  
    vI:_bkii  
    1.模拟任务 [ u ^/3N  
     Iz>\qC}  
     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。 AtxC(g m 1  
     设计包括两个步骤： Rm~8n;7oOr  
    - 设计相位函数来生成一个角谱Top Hat分布。 6P)DM  
    - 基于相位调制来计算对应的折射率调制。 dJlK'zK  
     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。 B9H.8+~(  
    1K'cT\aFm  
    C 'S_M@I=  
    照明光束参数 :)FNhx3  
    7p>T6jK)  
    MM( ,D& Z  
    波长：632.8nm MPYYTQ1FB  
    激光光束直径（1/e2）：700um
     Mky^X,r  
    K cW 5  
    理想输出场参数 5JhpBx/>o=  
    a>+m_]*JZ  
    Pon0(:#1  
    直径：1° :^FH.6}x  
    分辨率：≤0.03° k L4#  
    效率：>70% ngk:q5Tp  
    杂散光：<20% @g*[}`8]y  
     2X(2O':Uc  
    IoV"t,  
    2.设计相位函数 @moaa}1  
    D&]xKx  
    uLNOhgSUf  
    k0TQFx.A  
     相位的设计请参考会话编辑器 &3)6WD?:U  
     Sc563_GRIN_Diffuser_1.seditor和优化文档Sc563_GRIN_Diffuser_2.dp。 =l6W O*  
     设计没有离散相位级的phase-only传输。 Yq:/dpA_  
     ~{N#JOY}Z  
    3.计算GRIN扩散器 UWdqcOr  
     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。 `m$,8f%j6_  
     最大折射率调制为△n=+0.05。 :`0,f?cE  
     最大层厚度如下： n7zM;@{7  
    "chf \ -!$  
    4.计算折射率调制 Lmw)Ts>  
    V9%9nR!'  
    从IFTA优化文档中显示优化的传输 u;b6uE  
    $XKUw"%  
     将传输相位转变为实部，通过函数Manipulation→Field Quantity Operations→Move→Phase to Real。 !"aGo1 $$  
    PTTUI  
    Urksj:N  
     生成正向函数，通过Manipulation→Amplitude/Real Part Manipulation→Lift Positive函数。 ?q0a^c?A^  
    M3dUGM  
    @(."[O:  
     乘以最大调制折射率（0.05），通过Manipulation→Operation with Constant→Multiply Constant函数。 f<R 3ND)  
     )ub!tm  
    0XE(vc!  
     将数据转换成数据阵列：Manipulation→Create Numerical Data Array（参见下一张）。 ;#*.@Or@Ah  
    ]eTp?q%0  
    PAVlZ}kj  
    '8I=Tn  
     数据阵列可用于存储折射率调制。 y;O 6q206  
     选择在下一个对话框中将实部转化为一个数据阵列图。 h-o;vC9fC  
     插值应该设置为Nearest Neighbor来得到一个像素化折射率调制。 Z$35`:x&h  
    =YtK@+| i  
    5.X/Y采样介质     [T,Df&  
    !u`f?=s;  
    QqXaXx;  
     GRIN扩散器层将由双界面元件模拟。 .li)k[] ts  
     这个元件可以在平面层和任意折射率调制之间进行模拟。 g26 l:1P  
     元件厚度对应于层厚度12.656μm。 AAF;M}le,  
     折射率调制由采样x/y调制介质模拟。 z,VXH ?.Zo  
    472'P  
    3[~LmA  
    dO-Zj#%7z8  
     基材丙烯酸的离散数据应该从miscellaneous材料目录中加载。 9(bbV5}  
     折射率调制的数据阵列必须设置到介质中。 G)""^YB-  
     应该选择像素化折射率调制。 2m72PU<.  
    aQso<oK  
    E>"SC\#7  
     优化的GRIN介质是周期性结构。 TJ,?C$3  
     只优化和指定一个单周期。 :rvBx"  
     介质必须切换到周期模式。周期是 TdoH(( nY  
    1.20764μm×1.20764μm。     u R!'v  
    ZV07;`I  
    6.通过GRIN介质传播 /4+*!X  
    m^^#3*qa  
    6$fwpW  
    V0gu0+u~R  
     通过折射率调制层传播的传播模型： !Z;Nv  
    - 薄元近似 1+tPd7U  
    - 分步光束传播方法。 *Ym+xu_5  
     对于这个案例，薄元近似足够准确。 nH[>Sff$  
     在传播面板上选择传播方法，并且编辑传播设置。 UG<<.1JL  
     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）。 . ;D'  
     2$gFiZ  
    7.模拟结果 d~b @F&mf  
    TQ5kT?/{  
    角强度分布
    （参见Sc563_GRIN_Diffuser_3.lpd）
    gER(&L4[  
    8.结论 O@rZ ^Aa  
     I#zL-RXT  
     VirtualLab Fusion支持设计GRIN衍射光学元件和全息图。 v/`#Gu^P  
     优化的GRIN元件可以生成任意的二维强度分布。 H#bu3*'  
     可以模拟通过x/y平面上任意调制的介质中的光传播。 fl*49-d  
    ?Y9VviC  
     R7x*/?  
    QQ：2987619807 &2W`dEv]?  
     
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