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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） )_v\{N  
    v'Vt .m&9&  
    1.模拟任务 W3/ 7BW`  
     m`$>: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。 `.'i V[fr  
     设计包括两个步骤： yvz?4m"_yB  
    - 设计相位函数来生成一个角谱Top Hat分布。 3l%,D: ?  
    - 基于相位调制来计算对应的折射率调制。 oM<!I0"gC+  
     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。 14D 7U/zer  
    ,<3uc  
    y|.fR>5  
    照明光束参数 7"q+"0G  
    y-#  
    MdH97L)L.0  
    波长：632.8nm tKZ&1E  
    激光光束直径（1/e2）：700um
     Px?Ao0)Z,  
    5!AV!A_Jp  
    理想输出场参数 NLQE"\#a  
    vWl[l -E  
    -+}5ma  
    直径：1° \C K(;J  
    分辨率：≤0.03° l>~`;W  
    效率：>70% h}|6VJ@.  
    杂散光：<20% |rFR8srPG  
     %l} Q?Z  
    6<Z*Tvk{C  
    2.设计相位函数 i_u {5 U;  
    's[BK/  
    2vc\=  
    3@)obb  
     相位的设计请参考会话编辑器 Iy S"  
     Sc563_GRIN_Diffuser_1.seditor和优化文档Sc563_GRIN_Diffuser_2.dp。 I1)-,/nEjg  
     设计没有离散相位级的phase-only传输。 2QGMe}  
     rLJ[FqS  
    3.计算GRIN扩散器 v**z$5x9  
     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。 Dz`k[mI  
     最大折射率调制为△n=+0.05。 j1YH9T#|D  
     最大层厚度如下： mz\NFC<  
    ZBX  
    4.计算折射率调制 )nwZ/&@  
    h2wN<dJCM  
    从IFTA优化文档中显示优化的传输 FaFp_P?  
    [ $l"-*s4  
     将传输相位转变为实部，通过函数Manipulation→Field Quantity Operations→Move→Phase to Real。 lq>pH5x  
    5vTv$2@  
    gYatsFyL  
     生成正向函数，通过Manipulation→Amplitude/Real Part Manipulation→Lift Positive函数。 )N(9pnyZH  
    QsF4Dl   
    -Z%F mv8  
     乘以最大调制折射率（0.05），通过Manipulation→Operation with Constant→Multiply Constant函数。 3J%V%}mD  
     RF_[?O)Q  
    4'SaEsA~  
     将数据转换成数据阵列：Manipulation→Create Numerical Data Array（参见下一张）。 yl-fbYH  
    =}JBA>q(  
    2sKG(^=Z  
    +z\\VD  
     数据阵列可用于存储折射率调制。 s^w\zzYb  
     选择在下一个对话框中将实部转化为一个数据阵列图。 4\M8BRuE  
     插值应该设置为Nearest Neighbor来得到一个像素化折射率调制。 n]+.  
    lv4(4$T  
    5.X/Y采样介质     H]s4% 9T  
    qZaO&"q  
    SIq1X'7  
     GRIN扩散器层将由双界面元件模拟。 McjS)4j&.  
     这个元件可以在平面层和任意折射率调制之间进行模拟。 W57&\PXYn  
     元件厚度对应于层厚度12.656μm。 |;P^clS3  
     折射率调制由采样x/y调制介质模拟。 q IM  
    FV A UR  
    _J,xT  
    1otspOy  
     基材丙烯酸的离散数据应该从miscellaneous材料目录中加载。 14  H'!$  
     折射率调制的数据阵列必须设置到介质中。 R"*R99  
     应该选择像素化折射率调制。 -vV'Lw(  
    `(!NYx  
    GR%{T'ZD`  
     优化的GRIN介质是周期性结构。 dK.R[ aQ  
     只优化和指定一个单周期。 !.EcP=S  
     介质必须切换到周期模式。周期是 {I{3(M#"  
    1.20764μm×1.20764μm。     #{x5L^v>]  
    3 >|uF  
    6.通过GRIN介质传播 vM`7s[oAK  
    >AG^fUArH  
    (/K5!qh  
    @EHIp{0.  
     通过折射率调制层传播的传播模型： , /&Z3e  
    - 薄元近似 vX+.e1m  
    - 分步光束传播方法。 s~J=<)T*6  
     对于这个案例，薄元近似足够准确。 &~#iIk~%  
     在传播面板上选择传播方法，并且编辑传播设置。 G>%AZr{M  
     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）。 t?{B_Bf  
     %cX"#+e  
    7.模拟结果 ]#zZWg zv  
    R \5Vq$Q  
    角强度分布
    （参见Sc563_GRIN_Diffuser_3.lpd）
    rjUBLY1(  
    8.结论 QU/fT_ORw  
     QHzgy?  
     VirtualLab Fusion支持设计GRIN衍射光学元件和全息图。 \iru7'S  
     优化的GRIN元件可以生成任意的二维强度分布。 F;u_7OM  
     可以模拟通过x/y平面上任意调制的介质中的光传播。 l~J*' m2  
    ES}. xZ#~  
     ?x3Jv<G0*  
    QQ：2987619807 -$JO8'TP  
     
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