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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） y+w,j]  
    v3FdlE  
    1.模拟任务 5%e+@X;j  
     a'/i/@h  
     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。 M?L$xE_&  
     设计包括两个步骤： _MLf58  
    - 设计相位函数来生成一个角谱Top Hat分布。 xE]y*\  
    - 基于相位调制来计算对应的折射率调制。 t89Tt@cf  
     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。 lw[c+F7  
    0Ci/-3HV!  
    /*k_`3L  
    照明光束参数 R LMn&j|?e  
    X-kOp9/.  
    qP<D9k>  
    波长：632.8nm ' h<(  
    激光光束直径（1/e2）：700um
     X!/Sk1  
    h9CTcWGt  
    理想输出场参数  k4dC  
    S\< i`q  
    M<n'ZDK `W  
    直径：1° ujS oWs  
    分辨率：≤0.03° (.V),NKG  
    效率：>70% 5B4/2q=  
    杂散光：<20% X!^|Tass  
     vr'cR2  
    K)~aH  
    2.设计相位函数 1^X)vck  
    S6JXi>n  
    )Hmf=eoc  
    Zx_ ^P:rL  
     相位的设计请参考会话编辑器 j]<K%lwp  
     Sc563_GRIN_Diffuser_1.seditor和优化文档Sc563_GRIN_Diffuser_2.dp。 uW[[8+t|  
     设计没有离散相位级的phase-only传输。 7#%Pry  
     ^PezV5(  
    3.计算GRIN扩散器 E'DHO2 Y  
     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。 !e~[U-  
     最大折射率调制为△n=+0.05。 3u$1W@T(  
     最大层厚度如下： 6`@J=Q?  
    z<vh8dNl  
    4.计算折射率调制 aE 9Y |6  
    &k%>u[Bo  
    从IFTA优化文档中显示优化的传输 l[ $bn!_ e  
    tLa%8@;'$  
     将传输相位转变为实部，通过函数Manipulation→Field Quantity Operations→Move→Phase to Real。 |&rCXfC  
    I*3}erT  
    % J^x `P  
     生成正向函数，通过Manipulation→Amplitude/Real Part Manipulation→Lift Positive函数。 o#,^7ln  
    xi(\=LbhY  
    ~r5S{&  
     乘以最大调制折射率（0.05），通过Manipulation→Operation with Constant→Multiply Constant函数。 z77>W}d  
     .E}lAd.Mn  
    )B0%"0?`8  
     将数据转换成数据阵列：Manipulation→Create Numerical Data Array（参见下一张）。 0~^RHb.NA8  
    m\0_1 #(  
    t'Wv? ,  
    3>@VPMi  
     数据阵列可用于存储折射率调制。 ^.!jD+=I  
     选择在下一个对话框中将实部转化为一个数据阵列图。 WXY'%G  
     插值应该设置为Nearest Neighbor来得到一个像素化折射率调制。 tj[E!  
    r.\L@Y<  
    5.X/Y采样介质     ZDW=>}~_y  
    IUFc_uL@\  
    uwSSrT  
     GRIN扩散器层将由双界面元件模拟。 ' 1gfXC  
     这个元件可以在平面层和任意折射率调制之间进行模拟。 HT.*r6Y>g  
     元件厚度对应于层厚度12.656μm。 MkPQ@so  
     折射率调制由采样x/y调制介质模拟。 ;: 2U}p^-  
    P8,Ps+  
    mnsl$H_4S  
    kygw}|, N  
     基材丙烯酸的离散数据应该从miscellaneous材料目录中加载。 zR^Gy"  
     折射率调制的数据阵列必须设置到介质中。 S*V}1</L  
     应该选择像素化折射率调制。 c_D(%Vf5  
    :]@c%~~!&  
    | :-i[G?n  
     优化的GRIN介质是周期性结构。 $}gM JG  
     只优化和指定一个单周期。 K8sRan[4}  
     介质必须切换到周期模式。周期是 `Zm6e!dH-  
    1.20764μm×1.20764μm。     + '_t)k^  
    k~"E h]38  
    6.通过GRIN介质传播 3uqhYT;  
    EyE#x_A  
    *7jz(iX  
    rm,`M  
     通过折射率调制层传播的传播模型： zl|z4j'Irc  
    - 薄元近似 v\Uk?V5T  
    - 分步光束传播方法。 Kf[d@ L  
     对于这个案例，薄元近似足够准确。 'j6O2=1  
     在传播面板上选择传播方法，并且编辑传播设置。 20|`jxp  
     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）。 I4X9RYB6c  
     dz] 5s  
    7.模拟结果 %M@K(Qu  
    ukW&\  
    角强度分布
    （参见Sc563_GRIN_Diffuser_3.lpd）
    qUkM No3  
    8.结论 N7+L@CC6T  
     _5jT}I<k  
     VirtualLab Fusion支持设计GRIN衍射光学元件和全息图。 5QMra5Nk  
     优化的GRIN元件可以生成任意的二维强度分布。 JNfL jfE)<  
     可以模拟通过x/y平面上任意调制的介质中的光传播。 XVYFyza;  
    :}lqu24K  
     "+F'WCJ-(*  
    QQ：2987619807 52e>f5m.  
     
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