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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） 8AuE:=?,,  
    _BY+Tfol  
    1.模拟任务 vQp'bRR  
     :?j=MV  
     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。 U?d  I  
     设计包括两个步骤： +$#<gp"  
    - 设计相位函数来生成一个角谱Top Hat分布。 NMfHrYHbh  
    - 基于相位调制来计算对应的折射率调制。 J<0d"'  
     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。 A'rd1"K  
    H3*] }=   
    zc=G4F01  
    照明光束参数 $U. |  
    D/Ok  
    .%)uCLZr$  
    波长：632.8nm @87Y/_l  
    激光光束直径（1/e2）：700um
     NP\mzlI~@  
    =4'V}p  
    理想输出场参数 M)!"R [V  
    ~Kt1%&3{a?  
    Woj5 yr  
    直径：1° y2#"\5dC  
    分辨率：≤0.03° Sgv_YoD?-  
    效率：>70% kW2DKr-[  
    杂散光：<20% vb?.`B_>&  
     I|c!:4  
    $'>JG9M  
    2.设计相位函数 kS &>g  
    6WT3-@d  
    _Y ;tD  
    9PA<g3z  
     相位的设计请参考会话编辑器 7l$ u.[  
     Sc563_GRIN_Diffuser_1.seditor和优化文档Sc563_GRIN_Diffuser_2.dp。 LEeA ,Y  
     设计没有离散相位级的phase-only传输。 49M1^nMvoo  
     qEXN} Pq<  
    3.计算GRIN扩散器 akt7rnt?i  
     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。 %cg| KB"l  
     最大折射率调制为△n=+0.05。 De^:9<{jc  
     最大层厚度如下： :H3/+/x  
    8Th,C{  
    4.计算折射率调制 >W8"Ar  
    W>i%sHH6  
    从IFTA优化文档中显示优化的传输 =f y|Dm74  
    * 30K}&T  
     将传输相位转变为实部，通过函数Manipulation→Field Quantity Operations→Move→Phase to Real。 Q&vdBO/  
    J<+ f7L  
    ^~-YS-.J#,  
     生成正向函数，通过Manipulation→Amplitude/Real Part Manipulation→Lift Positive函数。 {&>rKCi  
    l*z% Jw  
    u>.a;BO  
     乘以最大调制折射率（0.05），通过Manipulation→Operation with Constant→Multiply Constant函数。 p*,T~(A6  
     zsQ|LwQ  
    !CX WoM  
     将数据转换成数据阵列：Manipulation→Create Numerical Data Array（参见下一张）。 -JF^`hBD-  
    {R-o8N  
    "r_wgl%  
    o ?vGI=  
     数据阵列可用于存储折射率调制。 {eI'0==  
     选择在下一个对话框中将实部转化为一个数据阵列图。 ~?Ky{jah:^  
     插值应该设置为Nearest Neighbor来得到一个像素化折射率调制。 L?ht^ H  
    YwET.(oo  
    5.X/Y采样介质     ;10YG6:  
    P'OvwA  
    YIg43Av  
     GRIN扩散器层将由双界面元件模拟。 z/xPI)R[  
     这个元件可以在平面层和任意折射率调制之间进行模拟。 !2.BLJE>  
     元件厚度对应于层厚度12.656μm。 ;j/$%lC  
     折射率调制由采样x/y调制介质模拟。 f\dfKNm6  
    @9KW ]7  
    $ch`.$wx  
    O7VEyQqf5  
     基材丙烯酸的离散数据应该从miscellaneous材料目录中加载。 `8W HVC$  
     折射率调制的数据阵列必须设置到介质中。 C h>F11kC  
     应该选择像素化折射率调制。 i,*m(C@F}  
    }|=/v( D  
    : gU5CUm  
     优化的GRIN介质是周期性结构。 dREY m}1  
     只优化和指定一个单周期。 hA 5')te<  
     介质必须切换到周期模式。周期是 k*fU:q1  
    1.20764μm×1.20764μm。     $xZ ~bE9  
    Icrnu}pl_  
    6.通过GRIN介质传播 j8&NscK)  
    gx9Os2Z|3  
    )e?&'wa>  
    rMxIujx  
     通过折射率调制层传播的传播模型： `9K5 ;]  
    - 薄元近似 NUltuM  
    - 分步光束传播方法。 v>} +->f  
     对于这个案例，薄元近似足够准确。 Blzvn19'h  
     在传播面板上选择传播方法，并且编辑传播设置。 '^_u5Y]  
     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）。 NgGMsE\C}  
     !="q"X /*  
    7.模拟结果 -Y/i h(I^  
    F,p0OL.  
    角强度分布
    （参见Sc563_GRIN_Diffuser_3.lpd）
    f(m, !  
    8.结论 2r!ltG3}  
     qXW\/NT"p<  
     VirtualLab Fusion支持设计GRIN衍射光学元件和全息图。 @Uez2?  
     优化的GRIN元件可以生成任意的二维强度分布。 JyMk @Y  
     可以模拟通过x/y平面上任意调制的介质中的光传播。 0Xh_.PF  
    ,O5X80'.g  
     8O,\8:I#  
    QQ：2987619807 h.>SVQzU  
     
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