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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） yN{TcX  
    SQ la]%  
    1.模拟任务 %Xe 74C"  
     (Tv~$\=  
     本教程将介绍设计和分析生成Top Hat图案的折射率调制扩散器图层。 MG:eI?G/'  
     设计包括两个步骤： c|s7 cG$+-  
    - 设计相位函数来生成一个角谱Top Hat分布。 *X\J[$!  
    - 基于相位调制来计算对应的折射率调制。 cq"#[y$r  
     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。 U28frRa  
    :YCB23368"  
    -8Q}*Z  
    照明光束参数 1b,MJ~g$  
    '1"vwXJ"  
    Cs'<;|r(  
    波长：632.8nm $&X-ay o  
    激光光束直径（1/e2）：700um
     ,FL*Z9wA  
    ;5tQV%V^Q  
    理想输出场参数 '0<9+A#  
    .~,=?aq^  
    Sb.%B^O  
    直径：1° yrG=2{I  
    分辨率：≤0.03° 9>r@wK'Pn  
    效率：>70% ~cul;bb#  
    杂散光：<20% $1Qcz,4B|  
     Pos(`ys;  
    Zg$RiQ^-{J  
    2.设计相位函数 0]xp"xOwW  
    Xbu P_U'  
    Ejj+%)n.  
    Z '~Ie~  
     相位的设计请参考会话编辑器 G=PX'dS  
     Sc563_GRIN_Diffuser_1.seditor和优化文档Sc563_GRIN_Diffuser_2.dp。 9`tSg!YOh  
     设计没有离散相位级的phase-only传输。 heScIe N^`  
     [Om,Q<  
    3.计算GRIN扩散器 .'bhRQY  
     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。 0M!GoqaA  
     最大折射率调制为△n=+0.05。 6z2%/P-'  
     最大层厚度如下： yJW/yt.l  
    d' l|oeS  
    4.计算折射率调制 /vs79^&  
    @plh'f}  
    从IFTA优化文档中显示优化的传输 #ri;{d^6  
    g(dReC  
     将传输相位转变为实部，通过函数Manipulation→Field Quantity Operations→Move→Phase to Real。 o>HU4O}  
    3fxcH  
    (_=R<:  
     生成正向函数，通过Manipulation→Amplitude/Real Part Manipulation→Lift Positive函数。 d:{}0hmxI  
    6&o?#l;|  
    `L%<3/hF  
     乘以最大调制折射率（0.05），通过Manipulation→Operation with Constant→Multiply Constant函数。 1s.>_  
     4"veqrC  
    OMAvJzK .  
     将数据转换成数据阵列：Manipulation→Create Numerical Data Array（参见下一张）。 Jwpc8MQ  
    sh*/wM  
    x/0loW?q^  
    sGx3O i   
     数据阵列可用于存储折射率调制。 .Nk5W%7]=  
     选择在下一个对话框中将实部转化为一个数据阵列图。 |nBs(>b  
     插值应该设置为Nearest Neighbor来得到一个像素化折射率调制。 o,RiAtdk  
    &WZ&Tt/)/  
    5.X/Y采样介质     .'NTy R  
    <R?S  
    #gVWLm<  
     GRIN扩散器层将由双界面元件模拟。 }#S1!TU  
     这个元件可以在平面层和任意折射率调制之间进行模拟。 :eIQF7-  
     元件厚度对应于层厚度12.656μm。 gv){&=9/  
     折射率调制由采样x/y调制介质模拟。 {E0\mZ2  
    Y h53Z"a  
    5\}E4y  
    K>TEt5  
     基材丙烯酸的离散数据应该从miscellaneous材料目录中加载。 ueEf>0  
     折射率调制的数据阵列必须设置到介质中。 Lngf,Of.e  
     应该选择像素化折射率调制。 7^syu;DT9Y  
    /=g/{&3[a>  
    nl~ Z,Y$  
     优化的GRIN介质是周期性结构。 R_b4S%jhx  
     只优化和指定一个单周期。 <[K3Prf C  
     介质必须切换到周期模式。周期是 wVs"+4l<  
    1.20764μm×1.20764μm。     A4(k<<xjE  
    Mh MXn;VKj  
    6.通过GRIN介质传播 WF:4p]0~)  
    \/b[V3<"  
    +ViL"  
    x_CY`Y  
     通过折射率调制层传播的传播模型： ;*0nPhBw0>  
    - 薄元近似 eAStpG"*  
    - 分步光束传播方法。 Tv6y +l  
     对于这个案例，薄元近似足够准确。 N6`U)=2o>h  
     在传播面板上选择传播方法，并且编辑传播设置。 2A:&Cqo  
     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）。 _l+C0lQl=  
     eL.WP`Lz  
    7.模拟结果 AD+OQLG]`  
     n (|rs  
    角强度分布
    （参见Sc563_GRIN_Diffuser_3.lpd）
    o2cc3`*8d  
    8.结论 /pV N1Yt  
      3Yo)K  
     VirtualLab Fusion支持设计GRIN衍射光学元件和全息图。 O3mw5<%15  
     优化的GRIN元件可以生成任意的二维强度分布。 gAVD-]`  
     可以模拟通过x/y平面上任意调制的介质中的光传播。 yL),G*[p\}  
    s6r(\L_Im  
     /nv+*+Q?d  
    QQ：2987619807 eiXl"R^  
     
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