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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 倒序阅读 楼主  发表于: 2020-11-05
    教程565（1.0） epGC Ta  
    ]S+KH \2  
    1.模拟任务 vJ9IDc|[  
     P<C=9@`!  
     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。 n%K^G4k^  
     设计包括两个步骤： $i|d=D&t  
    - 设计相位函数来生成一个角谱Top Hat分布。 B*OBXN>'P  
    - 基于相位调制来计算对应的折射率调制。 bR'UhPs-8;  
     设计相位函数是基于案例DO.002。在开始设计一个梯度折射率扩散器之前，我们迫切地推荐您先阅读这个案例。 A/sM ?!p>_  
    V{C{y5  
    xU;/LJ6  
    照明光束参数 HB*H%>L{"B  
    V/Q/Ujgg  
    C17$ qdV/  
    波长：632.8nm jT*?Z:U  
    激光光束直径（1/e2）：700um
     _V,bvHWlM  
    _^@>I8ix  
    理想输出场参数 1!W'0LPM  
    BFswqp:  
    tLzb*U8'1w  
    直径：1° 2?nEHIUT  
    分辨率：≤0.03° })umg8s  
    效率：>70% S0w:R:q}L  
    杂散光：<20% `5 Iaz  
     Q" G;L  
    S+bpWA  
    2.设计相位函数 y`\rb<AZ*t  
    H (tT8Q5i  
    D9JHx+Xf>  
    5pH6]$  
     相位的设计请参考会话编辑器 *h M5pw  
     Sc563_GRIN_Diffuser_1.seditor和优化文档Sc563_GRIN_Diffuser_2.dp。 q,T4- E  
     设计没有离散相位级的phase-only传输。 6PT"9vR`)  
     4u= v  
    3.计算GRIN扩散器 R1~wzy  
     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。 8EY]<#PN  
     最大折射率调制为△n=+0.05。 QxT\_Nej*n  
     最大层厚度如下： p&2oe\j$,  
    ttA'RJ  
    4.计算折射率调制 tE<'*o'  
    {ObUJ3  
    从IFTA优化文档中显示优化的传输 !3)WW)"!r  
    uxlrJ1~M  
     将传输相位转变为实部，通过函数Manipulation→Field Quantity Operations→Move→Phase to Real。 ldt]=Sqy  
    <UwYI_OX  
    NA+7ey6  
     生成正向函数，通过Manipulation→Amplitude/Real Part Manipulation→Lift Positive函数。 zy`T! $  
    qIwsK\^p  
    Y)2#\ F   
     乘以最大调制折射率（0.05），通过Manipulation→Operation with Constant→Multiply Constant函数。 Sq]QRI/  
     -I[KIeF  
    oQ}K_}{>  
     将数据转换成数据阵列：Manipulation→Create Numerical Data Array（参见下一张）。 "KgNMNep  
    `L%<3/hF  
    D2I|Z  
    <"yL(s^u"  
     数据阵列可用于存储折射率调制。 ?2,{+d |  
     选择在下一个对话框中将实部转化为一个数据阵列图。 M9Xq0BBu  
     插值应该设置为Nearest Neighbor来得到一个像素化折射率调制。 ajW2HH*9}A  
    x/0loW?q^  
    5.X/Y采样介质     ~l}\K10L*  
    W'6sY@0m  
    <c$rfjM+JU  
     GRIN扩散器层将由双界面元件模拟。 m qwJya  
     这个元件可以在平面层和任意折射率调制之间进行模拟。 Vwb_$Yi+]  
     元件厚度对应于层厚度12.656μm。 C{~O!^2G  
     折射率调制由采样x/y调制介质模拟。 kK:U+`+  
    JCci*F#r  
    zKT4j1 h  
    pKU(4&BxX  
     基材丙烯酸的离散数据应该从miscellaneous材料目录中加载。 W;?e@}  
     折射率调制的数据阵列必须设置到介质中。 a n0n8l  
     应该选择像素化折射率调制。 Q/0oe())  
    VfwH:  
    3vdFO: j  
     优化的GRIN介质是周期性结构。 l{*Ko~g  
     只优化和指定一个单周期。 0Oa&vx  
     介质必须切换到周期模式。周期是 L tUvFe  
    1.20764μm×1.20764μm。     *fz#B/ _o  
    Yl =-j  
    6.通过GRIN介质传播 )iid9K<HB  
    M 5$JBnN  
    wVs"+4l<  
    A4(k<<xjE  
     通过折射率调制层传播的传播模型： Mh MXn;VKj  
    - 薄元近似 \BX9Wn*)a  
    - 分步光束传播方法。 \/b[V3<"  
     对于这个案例，薄元近似足够准确。 ]Ljb&*IEj  
     在传播面板上选择传播方法，并且编辑传播设置。 bu -6}T+  
     场采样必须设置为手动模式并且采样距离为4.5μm（半像素尺寸）。 ;*0nPhBw0>  
     eAStpG"*  
    7.模拟结果 Tv6y +l  
    N6`U)=2o>h  
    角强度分布
    （参见Sc563_GRIN_Diffuser_3.lpd）
    ) O&zb_{n  
    8.结论 q]Kv.x]$R  
     C DoD9Hq,  
     VirtualLab Fusion支持设计GRIN衍射光学元件和全息图。 L4Kg%icz l  
     优化的GRIN元件可以生成任意的二维强度分布。 UA(4mbz+  
     可以模拟通过x/y平面上任意调制的介质中的光传播。 ydA@@C\&  
    !a25cm5ys  
     {+GR/l\!#  
    QQ：2987619807 yL),G*[p\}  
     
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