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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） J;"nm3[.q  
    7j95"mI  
    1.模拟任务 y,1S& k  
     8}J(c=4Gk  
     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。 y#nSk% "t"  
     设计包括两个步骤： ~|qXtds$  
    - 设计相位函数来生成一个角谱Top Hat分布。 =X<)5IS3  
    - 基于相位调制来计算对应的折射率调制。 M Yu?&}%^  
     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。 I(y`)$}  
    [I_BCf  
    {\F2*P  
    照明光束参数 @V7;TJk  
    @b8X%0B7  
    vB]3Xb3a  
    波长：632.8nm CARq^xI-  
    激光光束直径（1/e2）：700um
     ,%.:g65%  
    Kl!DKeF  
    理想输出场参数 &~42T}GTWG  
    \}n !yYh(  
    pEJ#ad  
    直径：1° :R{x]sv  
    分辨率：≤0.03° es{cn=\ s  
    效率：>70% 8x` Kl(  
    杂散光：<20% ]kzv8#  
     54;l*}8Hl  
    <[esA9.]t  
    2.设计相位函数 <tGI]@Nwk  
    / O|Td'Z  
    WFQ*s4 R(  
    ?hP<@L6K  
     相位的设计请参考会话编辑器 nmTm(?yE  
     Sc563_GRIN_Diffuser_1.seditor和优化文档Sc563_GRIN_Diffuser_2.dp。 G%y>:$rw[O  
     设计没有离散相位级的phase-only传输。 .Gjr`6R  
     ;*n_N!v  
    3.计算GRIN扩散器 4o)(d=q  
     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。 .ou!g&xu  
     最大折射率调制为△n=+0.05。 1y_fQ+\2A  
     最大层厚度如下： TB ;3`  
    ce 7Yr*ZB  
    4.计算折射率调制 t$ACQ*O  
    f%`*ba" v  
    从IFTA优化文档中显示优化的传输 /h1dm,  
    wpAw/-/  
     将传输相位转变为实部，通过函数Manipulation→Field Quantity Operations→Move→Phase to Real。 `%KpTh  
    bS_y_ 9K  
    :|*Gnu  
     生成正向函数，通过Manipulation→Amplitude/Real Part Manipulation→Lift Positive函数。 c,+L +  
    |G|*  
    }wa}hIqx  
     乘以最大调制折射率（0.05），通过Manipulation→Operation with Constant→Multiply Constant函数。 V:nMo2'hb  
     +,ZU TG  
     muK'h`  
     将数据转换成数据阵列：Manipulation→Create Numerical Data Array（参见下一张）。 61ON  
    ]}UeuF\  
    H9oXZSm  
    Z%,\+tRe  
     数据阵列可用于存储折射率调制。 i}v}K'`  
     选择在下一个对话框中将实部转化为一个数据阵列图。 u|]mcZ,ZW  
     插值应该设置为Nearest Neighbor来得到一个像素化折射率调制。 (M+,wW[6  
    1(#*'xR  
    5.X/Y采样介质     krEH`f  
    12%z3/i  
    {[YqGv=fF  
     GRIN扩散器层将由双界面元件模拟。 yv6Zo0s<J  
     这个元件可以在平面层和任意折射率调制之间进行模拟。 tdMP,0u  
     元件厚度对应于层厚度12.656μm。 s0~05{  
     折射率调制由采样x/y调制介质模拟。 _mIa8K;  
    Fi?U)T+%+  
    sw3:HNG=  
    M~d+HE   
     基材丙烯酸的离散数据应该从miscellaneous材料目录中加载。 kR`6s  
     折射率调制的数据阵列必须设置到介质中。 | o;j0  
     应该选择像素化折射率调制。 L@gQ L  
    D[>XwL  
    J_y<0zF**  
     优化的GRIN介质是周期性结构。 P%<aGb4  
     只优化和指定一个单周期。 *_2O*{V  
     介质必须切换到周期模式。周期是 c5T~0'n  
    1.20764μm×1.20764μm。     <wd4^Vr!2  
    PsF- 9&_  
    6.通过GRIN介质传播 Ti9:'I  
    C{d 8~6  
    Zh@4_Z9n!  
    %~~z96(  
     通过折射率调制层传播的传播模型： l1+w2rd1  
    - 薄元近似 ~I/>i&|M1  
    - 分步光束传播方法。 kB$,1J$q  
     对于这个案例，薄元近似足够准确。 o1p$9PL\:  
     在传播面板上选择传播方法，并且编辑传播设置。 :$GL.n-?  
     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）。 ~_f |".T  
     ecSdU>  
    7.模拟结果 Hz!U_?  
    >tXufzW  
    角强度分布
    （参见Sc563_GRIN_Diffuser_3.lpd）
    [pRVZV  
    8.结论 3;t@KuQ66  
     (:j+[3Ht  
     VirtualLab Fusion支持设计GRIN衍射光学元件和全息图。 BW;=i.  
     优化的GRIN元件可以生成任意的二维强度分布。 \U<F\i  
     可以模拟通过x/y平面上任意调制的介质中的光传播。 j"D0nG,  
    R.T?ZF  
     )LMBxyS  
    QQ：2987619807 n8;G,[GM80  
     
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