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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
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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） WCL#3uYk"  
    %uQOAe55  
    1.模拟任务 /`+ubFXc  
     O3En+m~3n)  
     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。 o! Y61S(  
     设计包括两个步骤： 8o\KF(I  
    - 设计相位函数来生成一个角谱Top Hat分布。 )n{9*{Ch  
    - 基于相位调制来计算对应的折射率调制。 2=`}:&0l  
     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。 tBtmqxx  
    iNG =x   
    )=Ens=>Z  
    照明光束参数 6 vr8rJ-  
    rL23^}+^`  
    V[^ +lR  
    波长：632.8nm T_I ApC  
    激光光束直径（1/e2）：700um
     !vGJ 7  
    B"3uuk8  
    理想输出场参数 * amZ  
    8!|LJI  
    H|I.h{:  
    直径：1° DP08$Iq  
    分辨率：≤0.03° -/LB-t  
    效率：>70% V1 {'d[E*  
    杂散光：<20% -o B` v'  
     m.&"D> \t  
    a'|/=$  
    2.设计相位函数 ~M9&SDT/lB  
    -5u. Ix3  
    (&oT6Ji  
    b.mWB`59  
     相位的设计请参考会话编辑器 ds:&{~7L<T  
     Sc563_GRIN_Diffuser_1.seditor和优化文档Sc563_GRIN_Diffuser_2.dp。 ZL+46fj  
     设计没有离散相位级的phase-only传输。 3fq'<5 ^  
     M <c cfU!  
    3.计算GRIN扩散器 6r}w  
     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。 nna boD  
     最大折射率调制为△n=+0.05。 2U rE>_  
     最大层厚度如下： e?\34F  
    NUM+tg>KM  
    4.计算折射率调制 =g<Yi2  
    I!Uj~jV  
    从IFTA优化文档中显示优化的传输 n{E9p3i  
    Cg&:+  
     将传输相位转变为实部，通过函数Manipulation→Field Quantity Operations→Move→Phase to Real。 [5wU0~>'  
    TQsTL2a  
    0khAi|PY  
     生成正向函数，通过Manipulation→Amplitude/Real Part Manipulation→Lift Positive函数。 szas(7kDS  
    t&nK5p95(  
    TF-a 1z  
     乘以最大调制折射率（0.05），通过Manipulation→Operation with Constant→Multiply Constant函数。 4$Ud4<  
     ~'t+X  
    17S<6j#H5  
     将数据转换成数据阵列：Manipulation→Create Numerical Data Array（参见下一张）。 ~5 e 1&  
    G[s/M\l  
    *ez7Q   
    ]6;oS-4gu?  
     数据阵列可用于存储折射率调制。 '$Fu3%ft  
     选择在下一个对话框中将实部转化为一个数据阵列图。 &n9 srs  
     插值应该设置为Nearest Neighbor来得到一个像素化折射率调制。 <-N7Skkk!  
    jGFDj"Y  
    5.X/Y采样介质     ?jH u,  
    B5MEE  
    v\Edf;(  
     GRIN扩散器层将由双界面元件模拟。 b_GAK  
     这个元件可以在平面层和任意折射率调制之间进行模拟。 'OvyQ/T  
     元件厚度对应于层厚度12.656μm。 %)PQomn?  
     折射率调制由采样x/y调制介质模拟。 Qvm[2mb  
    2X|nPhNi  
    0&2eiMKG?n  
    a.B<W9$`  
     基材丙烯酸的离散数据应该从miscellaneous材料目录中加载。 Ahrtl6@AS  
     折射率调制的数据阵列必须设置到介质中。 U'Fc\M5l/l  
     应该选择像素化折射率调制。 jU_#-<'r  
    aKk0kC   
    }(v <f*7=n  
     优化的GRIN介质是周期性结构。 _[8sL^  
     只优化和指定一个单周期。 ^|lG9z%Foy  
     介质必须切换到周期模式。周期是 apd"p{  
    1.20764μm×1.20764μm。     kd+tD!:F(  
    am# (ms  
    6.通过GRIN介质传播 zZI7p[A[3  
    0=c:O  
    y];@ M<<?e  
    q-4#)EnW  
     通过折射率调制层传播的传播模型： , \R,O  
    - 薄元近似 T(iL#2^  
    - 分步光束传播方法。 ?PDrj/: *  
     对于这个案例，薄元近似足够准确。 =qFDrDt  
     在传播面板上选择传播方法，并且编辑传播设置。 Ng+Ge5C9  
     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）。 *&vi3#ur  
     'QxPQ cU  
    7.模拟结果 g0"KC X  
    eW zyydl  
    角强度分布
    （参见Sc563_GRIN_Diffuser_3.lpd）
    ]-tAgNzl%  
    8.结论 7kH GU  
     `)_11ywZ  
     VirtualLab Fusion支持设计GRIN衍射光学元件和全息图。 0/0rWqg /  
     优化的GRIN元件可以生成任意的二维强度分布。 Ll'!aar,  
     可以模拟通过x/y平面上任意调制的介质中的光传播。 -[-Ry6G  
    \X0wr%I  
     Jej-b<HmQ  
    QQ：2987619807 'w!8`LPu  
     
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