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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） i}=n6  
    y"T(Unvc  
    1.模拟任务 }l<:^lX  
     9NC?J@&B  
     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。 r~YxtBZH+  
     设计包括两个步骤： X0 ^~`g  
    - 设计相位函数来生成一个角谱Top Hat分布。 o XFo  
    - 基于相位调制来计算对应的折射率调制。 SSn{,H8/j  
     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。 ]S+KH \2  
    9$s~ `z)  
    wB+X@AA  
    照明光束参数 60--6n  
    .X\9vVJ  
     wzf  
    波长：632.8nm vX}#wDNP  
    激光光束直径（1/e2）：700um
     36MNaQt'e  
    ,(;]8G-Yj  
    理想输出场参数 g@|2z  
    &j?+%Y1n@  
    a98J_^n  
    直径：1° FSD~Q&9&  
    分辨率：≤0.03° bc]SY =  
    效率：>70% jT*?Z:U  
    杂散光：<20% +5"Pm]oRbx  
     _^@>I8ix  
    3W3)%[ 5  
    2.设计相位函数 @ MKf$O4K  
    tLzb*U8'1w  
    U W' @3#<?  
    })umg8s  
     相位的设计请参考会话编辑器 S0w:R:q}L  
     Sc563_GRIN_Diffuser_1.seditor和优化文档Sc563_GRIN_Diffuser_2.dp。 `5 Iaz  
     设计没有离散相位级的phase-only传输。 C;I:?4  
     ows 3%  
    3.计算GRIN扩散器 Mhu|S)hn  
     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。 #<DS-^W!  
     最大折射率调制为△n=+0.05。 {F ',e~}s  
     最大层厚度如下： !W/"Z!k  
    KnC:hus  
    4.计算折射率调制 _)ZxD--Qg  
    DCKH^J   
    从IFTA优化文档中显示优化的传输 I~Q G  
    2= zw !  
     将传输相位转变为实部，通过函数Manipulation→Field Quantity Operations→Move→Phase to Real。 %[x PyqX  
    & ^;3S*p  
    W!V-m  
     生成正向函数，通过Manipulation→Amplitude/Real Part Manipulation→Lift Positive函数。 cRv#aV  
    lf\x`3Vd  
    )Wy:I_F351  
     乘以最大调制折射率（0.05），通过Manipulation→Operation with Constant→Multiply Constant函数。 #z =$*\u  
     'x<o{Hi"\B  
    s)G?5Gz  
     将数据转换成数据阵列：Manipulation→Create Numerical Data Array（参见下一张）。 a= (vS  
    +-NH 4vUg  
    .u:aX$t+  
    K(#O@Wmjq  
     数据阵列可用于存储折射率调制。 dWP<,Z>  
     选择在下一个对话框中将实部转化为一个数据阵列图。 RMHJI6?LB  
     插值应该设置为Nearest Neighbor来得到一个像素化折射率调制。 zy`T! $  
    qIwsK\^p  
    5.X/Y采样介质     ;)q"X>FMZe  
    rgF4 W8  
    4{ [d '-H5  
     GRIN扩散器层将由双界面元件模拟。 3.6Gh|7  
     这个元件可以在平面层和任意折射率调制之间进行模拟。 nh+Hwj#(x  
     元件厚度对应于层厚度12.656μm。 dP?QPky{9  
     折射率调制由采样x/y调制介质模拟。 _R}yZ=di  
    0UhJ I  
    9V|) 3GF  
    $r)NL  
     基材丙烯酸的离散数据应该从miscellaneous材料目录中加载。 Of>2m<  
     折射率调制的数据阵列必须设置到介质中。 kS4YxtvB  
     应该选择像素化折射率调制。 }$b!/<7FD  
    5 zz">-Q !  
    F+!9T  
     优化的GRIN介质是周期性结构。 8^67,I-c  
     只优化和指定一个单周期。 ]CDUHz  
     介质必须切换到周期模式。周期是 Ax*xa6_2  
    1.20764μm×1.20764μm。     -""(>$b 2  
    q6}KOO)  
    6.通过GRIN介质传播 s8dP=_ `  
    & gcZ4 gpH  
    gYBMi)`RT  
    ~ R eX$9  
     通过折射率调制层传播的传播模型： O l;DJV  
    - 薄元近似  uU=!e&3  
    - 分步光束传播方法。 tIS.,CEQF  
     对于这个案例，薄元近似足够准确。 ={;7WB$  
     在传播面板上选择传播方法，并且编辑传播设置。 CSY-{  
     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）。 e.fxB  
     [5]n,toAh  
    7.模拟结果 x[xRqC vL  
    a(LtiO  
    角强度分布
    （参见Sc563_GRIN_Diffuser_3.lpd）
    fZcA{$Vc]N  
    8.结论 qkqtPbQ 7  
     Dus!Ki~8(t  
     VirtualLab Fusion支持设计GRIN衍射光学元件和全息图。 ]Y@_2`  
     优化的GRIN元件可以生成任意的二维强度分布。 b,X+*hRt  
     可以模拟通过x/y平面上任意调制的介质中的光传播。 N`~f77G  
    [^D>xD3B2  
     Bg}l$?S  
    QQ：2987619807 33&l.[A"!}  
     
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