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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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    在线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） VLXA6+  
    ~ZKJ:&f  
    1.模拟任务 lV\iYX2#  
     64B.7S88  
     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。 VZ9 p "  
     设计包括两个步骤： ZHTi4JY  
    - 设计相位函数来生成一个角谱Top Hat分布。 ~?\U];l  
    - 基于相位调制来计算对应的折射率调制。 f,G*e367:  
     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。 }0'LKwIR  
    {irc0gI  
    o/Ismg-p  
    照明光束参数 Xg dBLb  
    v>8.TE~2  
    Pe<VPf9+  
    波长：632.8nm D Q.4b  
    激光光束直径（1/e2）：700um
     f@i#Znkf*?  
    HE&)N clY  
    理想输出场参数 5r5on#O&  
    lHM+<Z  
    Spn[:u@  
    直径：1° $1.-m{Bd  
    分辨率：≤0.03° ]0UYxv%]  
    效率：>70% JSL&` `  
    杂散光：<20% '{ <RX  
     WARiw[  
    /a\i  
    2.设计相位函数 w)7y{ya$  
    7 yE\,  
    6kAAdy}ck  
    \Oq2{S x\  
     相位的设计请参考会话编辑器 Mt.Cj;h@^[  
     Sc563_GRIN_Diffuser_1.seditor和优化文档Sc563_GRIN_Diffuser_2.dp。 +La2-I  
     设计没有离散相位级的phase-only传输。 ad}8~6}_&  
     u+8"W[ZULq  
    3.计算GRIN扩散器 |]G%b[  
     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。 SH)-(+72d  
     最大折射率调制为△n=+0.05。 NK0'\~7&  
     最大层厚度如下： u8c@q'_  
    v]EMJm6d|  
    4.计算折射率调制 (WHg B0{  
    k A3K   
    从IFTA优化文档中显示优化的传输 d*8*9CpO:  
    5aaM;45C  
     将传输相位转变为实部，通过函数Manipulation→Field Quantity Operations→Move→Phase to Real。 (.UU40:t  
    Va )W[I  
    30v xOkS  
     生成正向函数，通过Manipulation→Amplitude/Real Part Manipulation→Lift Positive函数。 l`"?K D  
    I8XP`Ccq  
    ,:mL\ZED  
     乘以最大调制折射率（0.05），通过Manipulation→Operation with Constant→Multiply Constant函数。 e]VW\ 6J&  
     ,sitOy}ks  
    ==Egy:<:Q  
     将数据转换成数据阵列：Manipulation→Create Numerical Data Array（参见下一张）。 G2|jS@L#  
    {py%-W  
    _:[@zxT<x  
    ]W;6gmV  
     数据阵列可用于存储折射率调制。 YrnC'o`  
     选择在下一个对话框中将实部转化为一个数据阵列图。 !q+ #JW  
     插值应该设置为Nearest Neighbor来得到一个像素化折射率调制。 dFBFXy  
    0`"oR3JY  
    5.X/Y采样介质     p3vf7eqn  
    9)wYSz'  
    x'g4DYl  
     GRIN扩散器层将由双界面元件模拟。 lJ;Wi  
     这个元件可以在平面层和任意折射率调制之间进行模拟。 ].s;Yxz  
     元件厚度对应于层厚度12.656μm。 x=cucZ  
     折射率调制由采样x/y调制介质模拟。 Z"VP<-  
    W{-g?)Tou  
    KO "/  
    _M%>Qm  
     基材丙烯酸的离散数据应该从miscellaneous材料目录中加载。 a <C?- g|  
     折射率调制的数据阵列必须设置到介质中。 v,iZnANZ&P  
     应该选择像素化折射率调制。 +ydd"`  
    3RaW\cWzg  
    OMK,L:poC  
     优化的GRIN介质是周期性结构。 'i%r  
     只优化和指定一个单周期。 WkXgz6 P  
     介质必须切换到周期模式。周期是 x|m9?[ !_  
    1.20764μm×1.20764μm。     HQ@g6  
    >Lo\?X~  
    6.通过GRIN介质传播 P<IDb%W  
    Z5Lmg  
    u@dvFzc  
    o MJ `_  
     通过折射率调制层传播的传播模型： l Xa/5QKC  
    - 薄元近似 +%YBa'Lk  
    - 分步光束传播方法。 n5=U.r  
     对于这个案例，薄元近似足够准确。 V22z-$cb  
     在传播面板上选择传播方法，并且编辑传播设置。 US$$ADq  
     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）。 y@!M<#SEzG  
     UF7h{V})  
    7.模拟结果 8)>x)T  
    nh4G;qdU  
    角强度分布
    （参见Sc563_GRIN_Diffuser_3.lpd）
    s)- ;74(  
    8.结论 l~"T>=jq3  
     Q3WI @4  
     VirtualLab Fusion支持设计GRIN衍射光学元件和全息图。 Dy.i^`7\  
     优化的GRIN元件可以生成任意的二维强度分布。 %rb$tKk  
     可以模拟通过x/y平面上任意调制的介质中的光传播。 "`ftcJUd  
    )I&.6l!#  
     &Pb:P?I  
    QQ：2987619807 p XXf5adl<  
     
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