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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） 7)~/`w)P  
    >pr{)bp G  
    1.模拟任务 an.)2*u  
     x2;92I{5C,  
     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。 `XQM)A  
     设计包括两个步骤： Z|E( !"zE9  
    - 设计相位函数来生成一个角谱Top Hat分布。 H+F'K XP*K  
    - 基于相位调制来计算对应的折射率调制。 6 :J @  
     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。 M++*AZ  
    Ot5 $~o  
    v@[MX- ,8  
    照明光束参数 s>^*GQw  
    [K,&s8N5  
    RytQNwv3  
    波长：632.8nm R/U"]Rc  
    激光光束直径（1/e2）：700um
     \3Ys8umKq  
    B$aboL2  
    理想输出场参数 mq >Ag  
    9_oIAn:<  
    }Z"<KF  
    直径：1° (q*Za  
    分辨率：≤0.03° KR#Bj?fz-H  
    效率：>70% )9==6p  
    杂散光：<20% o^2.&e+dQ  
     (yn!~El3  
     ]Ocf %(  
    2.设计相位函数 CZt)Q4  
    @zW'!Ol  
    =DUsQN!  
    R2-OT5Ej  
     相位的设计请参考会话编辑器 s9zdg"c'  
     Sc563_GRIN_Diffuser_1.seditor和优化文档Sc563_GRIN_Diffuser_2.dp。 USfOc  
     设计没有离散相位级的phase-only传输。 E:L =>}  
     t :sKvJ  
    3.计算GRIN扩散器 Xb5n;=)  
     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。 Kmk<  
     最大折射率调制为△n=+0.05。 o0_RU<bWN  
     最大层厚度如下： ^3F[^#"  
     Hi|'  
    4.计算折射率调制 esWgYAc3{  
    FX4](oM  
    从IFTA优化文档中显示优化的传输 +(QGlRd  
    bw ' yX  
     将传输相位转变为实部，通过函数Manipulation→Field Quantity Operations→Move→Phase to Real。 -aXV}ZY"  
    }2-{4JIq}  
    48Z{wV,  
     生成正向函数，通过Manipulation→Amplitude/Real Part Manipulation→Lift Positive函数。 [ wi "  
    o *S"`_   
    SzMh}xDh2  
     乘以最大调制折射率（0.05），通过Manipulation→Operation with Constant→Multiply Constant函数。 \2*<Pq  
     rX)PN3TD  
    .YKQ6  
     将数据转换成数据阵列：Manipulation→Create Numerical Data Array（参见下一张）。 `[2nxP>w`  
    7_?:R2]n  
    D/"[/!  
    :I1 )=8lO  
     数据阵列可用于存储折射率调制。 (G*--+Gn  
     选择在下一个对话框中将实部转化为一个数据阵列图。 1BmevE a)  
     插值应该设置为Nearest Neighbor来得到一个像素化折射率调制。 {;=I69 X  
    +MIDq{B  
    5.X/Y采样介质     &NL=Bd  
     +,gI|  
    @q}.BcSg  
     GRIN扩散器层将由双界面元件模拟。 %F` c Nw]  
     这个元件可以在平面层和任意折射率调制之间进行模拟。 !FX;QD@"  
     元件厚度对应于层厚度12.656μm。 -"UK NB!  
     折射率调制由采样x/y调制介质模拟。 !LVWggk1  
    pJ;J>7Gt  
    K, WNM S  
    D\jRF-z  
     基材丙烯酸的离散数据应该从miscellaneous材料目录中加载。 m>yk4@a  
     折射率调制的数据阵列必须设置到介质中。 ;@Alr?y  
     应该选择像素化折射率调制。 lc,{0$ 1<  
    Kzb&aOw  
    n{6XtIoYq  
     优化的GRIN介质是周期性结构。 s*>s;S?{|  
     只优化和指定一个单周期。 *RD9 gIze  
     介质必须切换到周期模式。周期是 [-x~Q[  
    1.20764μm×1.20764μm。     <!v^Df  
    .9#4qoM'  
    6.通过GRIN介质传播 ~*GJO74  
    ?Lbw o<E  
    5wmH3g#0  
    Z2_eTC u  
     通过折射率调制层传播的传播模型： Q.*qU,4);  
    - 薄元近似 :z_D?UQ  
    - 分步光束传播方法。 #I'W[\l~+  
     对于这个案例，薄元近似足够准确。 i/2OE&*O[  
     在传播面板上选择传播方法，并且编辑传播设置。 #'^!@+)  
     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）。 lbZ,?wm  
      Jx9S@L`  
    7.模拟结果 Og4 X3QG  
    vvU;55-  
    角强度分布
    （参见Sc563_GRIN_Diffuser_3.lpd）
    9x0B9&  
    8.结论 @NWjYHM[`  
     E ~<SEA  
     VirtualLab Fusion支持设计GRIN衍射光学元件和全息图。 YAv-5  
     优化的GRIN元件可以生成任意的二维强度分布。 R]VY PNns  
     可以模拟通过x/y平面上任意调制的介质中的光传播。 /J]Yj,  
    ^o+2:G5z}  
     .]6_  
    QQ：2987619807 pk%I98! Jy  
     
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