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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） EoKC8/  
    FhWmO  
    1.模拟任务 1|o$X  
     6exRS]BI  
     本教程将介绍设计和分析生成Top Hat图案的折射率调制扩散器图层。 k1wCa^*gc  
     设计包括两个步骤： Vo #:CB=8  
    - 设计相位函数来生成一个角谱Top Hat分布。 7SBM^r}  
    - 基于相位调制来计算对应的折射率调制。 |J:$MX~  
     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。 Uh>.v |P6  
    )8[ym/m  
    D+f'*|  
    照明光束参数 ?Q@L-H`  
    J#0GlK@"  
    . 3Gn ZR,L  
    波长：632.8nm Z`rK\Bc  
    激光光束直径（1/e2）：700um
     JxjP@nr  
    Iph3%RaE  
    理想输出场参数 >B0D/:R9  
    =K&#.r  
    {]=v]O |,  
    直径：1° $Z/klSEf  
    分辨率：≤0.03° ,*7H|de7   
    效率：>70% ,:^ N[b   
    杂散光：<20% N;<//,  
     \ZS\i4  
    JL.5QzA  
    2.设计相位函数 Yrpxy.1=F5  
    hL0]R,t;'  
    wa" uFW  
    &ik$L!iX  
     相位的设计请参考会话编辑器 M:_!w[NiLp  
     Sc563_GRIN_Diffuser_1.seditor和优化文档Sc563_GRIN_Diffuser_2.dp。 F<5nGx cC  
     设计没有离散相位级的phase-only传输。 !6Q`>s]  
     r:-WzH(Ms  
    3.计算GRIN扩散器 3w Z(+<4i  
     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。 X:Q$gO?[4  
     最大折射率调制为△n=+0.05。 Y&s2C%jT  
     最大层厚度如下： 6)ycmu;!$  
    Uh.Sc:trA  
    4.计算折射率调制 u yFn}y62  
    Te;gVG*  
    从IFTA优化文档中显示优化的传输 ,<sm,!^<r  
    aM$\#Cx  
     将传输相位转变为实部，通过函数Manipulation→Field Quantity Operations→Move→Phase to Real。 J^fm~P>.  
    uArR\k(  
    k,rWa  
     生成正向函数，通过Manipulation→Amplitude/Real Part Manipulation→Lift Positive函数。 I_?He'=0oU  
    8a9RML}G<  
    .jU Z  
     乘以最大调制折射率（0.05），通过Manipulation→Operation with Constant→Multiply Constant函数。 "x&3Z@q7  
     JvkL37^ n:  
    0O~p7D  
     将数据转换成数据阵列：Manipulation→Create Numerical Data Array（参见下一张）。 )Pli})   
    &3Tx@XhO  
    ?>V6P_r>  
    XrS\+y3  
     数据阵列可用于存储折射率调制。 Ziz=]D_  
     选择在下一个对话框中将实部转化为一个数据阵列图。 Sj)}qM-y#  
     插值应该设置为Nearest Neighbor来得到一个像素化折射率调制。 Wr>(#*r7q  
    =Y9\DeIZ  
    5.X/Y采样介质     YUscz!rM  
    H] k'?;  
    ^Dr.DWi{$  
     GRIN扩散器层将由双界面元件模拟。 iITp**l  
     这个元件可以在平面层和任意折射率调制之间进行模拟。 Uki9/QiX>  
     元件厚度对应于层厚度12.656μm。 Pr+~Kif  
     折射率调制由采样x/y调制介质模拟。 'L{p,  
    tWY2o3j  
    t\r:E2 O  
    .#fPw_i  
     基材丙烯酸的离散数据应该从miscellaneous材料目录中加载。 <C<`J{X0  
     折射率调制的数据阵列必须设置到介质中。 i"HgvBHx  
     应该选择像素化折射率调制。 We}lx{E  
    O"*`'D|hK  
    Q> 8pP\ho  
     优化的GRIN介质是周期性结构。 )`8pd 7<.  
     只优化和指定一个单周期。 &[@\f^~  
     介质必须切换到周期模式。周期是 ug *D52?  
    1.20764μm×1.20764μm。     o2=A0ogz?  
    gLQ #4H  
    6.通过GRIN介质传播 3]U]?h  
    +y&d;0!  
    Y)XvlfJ,h?  
    Pl+xH%U+?  
     通过折射率调制层传播的传播模型： ~ y;y(4<  
    - 薄元近似 n.hElgkUOr  
    - 分步光束传播方法。 KrKu7]If6#  
     对于这个案例，薄元近似足够准确。 TfRGA (+#  
     在传播面板上选择传播方法，并且编辑传播设置。 Yv )aAWEa  
     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）。 H"CUZ  
     *8)2iv4[  
    7.模拟结果 {J]-<:XD  
    E'c%d[:H,  
    角强度分布
    （参见Sc563_GRIN_Diffuser_3.lpd）
    -2i\G.,J  
    8.结论 }+R B=#~o  
     IfV  3fJ7  
     VirtualLab Fusion支持设计GRIN衍射光学元件和全息图。 Ct]A%=cZW  
     优化的GRIN元件可以生成任意的二维强度分布。 [pgZbOIN37  
     可以模拟通过x/y平面上任意调制的介质中的光传播。 <7n]Ai@Y  
    RFko>d  
     _+w/ pS`M  
    QQ：2987619807 &mE?y%  
     
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