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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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    只看楼主 倒序阅读 楼主  发表于: 2020-11-05
    教程565（1.0） Dv"9qk  
    x:;kSh  
    1.模拟任务 7v kL1IA  
     0[`^\Mv4y  
     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。 _#niyW+?~  
     设计包括两个步骤： r$1Qf}J3=  
    - 设计相位函数来生成一个角谱Top Hat分布。 !VJoM,b8  
    - 基于相位调制来计算对应的折射率调制。 *|0 -~u%q  
     设计相位函数是基于案例DO.002。在开始设计一个梯度折射率扩散器之前，我们迫切地推荐您先阅读这个案例。 yfSmDPh  
    D- c4EV  
    ]lbuy7xj63  
    照明光束参数 b-DvW4B  
    -"`=1l  
    f 2.HF@  
    波长：632.8nm 3<!7>]A  
    激光光束直径（1/e2）：700um
     Wri<h:1  
    G2D$aSh  
    理想输出场参数 ?}0,o.  
    Ie_wHcM<  
    t!XwW$@  
    直径：1° WLT"ji0w2  
    分辨率：≤0.03° (e~Nq  
    效率：>70% +2{Lh7Ks  
    杂散光：<20% vQCy\Gi   
     Nc`L;CP  
    j_AACq {.  
    2.设计相位函数 $I=~S[p  
    e= AKD#  
    fex@,I&  
    YWLj?+  
     相位的设计请参考会话编辑器  @5FQX  
     Sc563_GRIN_Diffuser_1.seditor和优化文档Sc563_GRIN_Diffuser_2.dp。 >Ry01G]_/h  
     设计没有离散相位级的phase-only传输。 ?  t|[?  
     \dVOwr  
    3.计算GRIN扩散器 CrLrw T  
     GRIN扩散器应该包含一个1mm厚度石英玻璃作为基板，和一个折射率调制的丙烯酸薄层。 HtFDlvdy]  
     最大折射率调制为△n=+0.05。 DVA:Cmh\  
     最大层厚度如下： s_Sk0}e  
    icgfB-1|i  
    4.计算折射率调制 uFE)17E  
    se)TzI^]b@  
    从IFTA优化文档中显示优化的传输 \D4:Nt#  
    Hka2  
     将传输相位转变为实部，通过函数Manipulation→Field Quantity Operations→Move→Phase to Real。 mt .sucT  
    s AkdMo  
    g#bRT*,L  
     生成正向函数，通过Manipulation→Amplitude/Real Part Manipulation→Lift Positive函数。 iTwm3V P  
    Y4-t7UlS;  
    Y]>t[Lo%  
     乘以最大调制折射率（0.05），通过Manipulation→Operation with Constant→Multiply Constant函数。 _)8s'MjA:&  
     ;u JMG  
    R_C)  
     将数据转换成数据阵列：Manipulation→Create Numerical Data Array（参见下一张）。 1?}T=)3+$  
    V!Uc(  
    XSR 4iu  
    N7"W{"3D  
     数据阵列可用于存储折射率调制。 KO [Yi  
     选择在下一个对话框中将实部转化为一个数据阵列图。 l#o ~W`  
     插值应该设置为Nearest Neighbor来得到一个像素化折射率调制。 1Mzmg[L8  
    ll^#JpT[S  
    5.X/Y采样介质     )`:UP~)H  
    \e*]Ls#jS  
    i5Ggf"![  
     GRIN扩散器层将由双界面元件模拟。 **%37  
     这个元件可以在平面层和任意折射率调制之间进行模拟。 T)/eeZ$  
     元件厚度对应于层厚度12.656μm。 C+$#y2"z#n  
     折射率调制由采样x/y调制介质模拟。 MtdG>TzUn  
    1}x%%RD_  
    N8jIMb'<  
    `yyG/l  
     基材丙烯酸的离散数据应该从miscellaneous材料目录中加载。 /v{I  
     折射率调制的数据阵列必须设置到介质中。 pBHRa?Y5  
     应该选择像素化折射率调制。 01]f2.5  
    )A6<c%d =x  
    6P3*Z  
     优化的GRIN介质是周期性结构。 -@'FW*b  
     只优化和指定一个单周期。 ^#pEPVkY  
     介质必须切换到周期模式。周期是 V[LglPt  
    1.20764μm×1.20764μm。     Q ,g\  
    h p1Bi  
    6.通过GRIN介质传播 A.SvA Yn  
    ?<!|  
    y29m/i:  
    2y4bwi  
     通过折射率调制层传播的传播模型： O.? JmE  
    - 薄元近似 G|Ti4_w  
    - 分步光束传播方法。 z{ dEC %  
     对于这个案例，薄元近似足够准确。 MgZ/(X E  
     在传播面板上选择传播方法，并且编辑传播设置。 1 MFbQs^  
     场采样必须设置为手动模式并且采样距离为4.5μm（半像素尺寸）。 }BEB1Q}L  
     _a, s )  
    7.模拟结果 I9^x,F"E]  
    e\rp)[>'  
    角强度分布
    （参见Sc563_GRIN_Diffuser_3.lpd）
    \z$= K  
    8.结论 203 s^K 61  
     0GwR~Z}Z  
     VirtualLab Fusion支持设计GRIN衍射光学元件和全息图。 F59 TZI  
     优化的GRIN元件可以生成任意的二维强度分布。 $ nb[GV  
     可以模拟通过x/y平面上任意调制的介质中的光传播。 _`X:jj>  
    +{]j]OP  
     ^iA9%zp  
    QQ：2987619807 X$ D6Ey  
     
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