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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） Kvg=7o  
    K21Xx`XK  
    1.模拟任务 S+06pj4Ie  
     W,~*pyLdO  
     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。 I0Do%  
     设计包括两个步骤： L~ax`i1:"  
    - 设计相位函数来生成一个角谱Top Hat分布。 "dCIg{j   
    - 基于相位调制来计算对应的折射率调制。 4AhF E@  
     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。 rv[BL.qV  
    >IQ&*Bb  
    ^:?z7m  
    照明光束参数 AkW,Fp1e  
    Y<;C>Rs  
    9y\nO)\Tv  
    波长：632.8nm 05ZYOs}  
    激光光束直径（1/e2）：700um
     c+{XP&g8_J  
    `_vPElQXZ#  
    理想输出场参数 TJNE2  
    ]}SV%*{ %  
     fp||<B  
    直径：1° yHM2 9fEZk  
    分辨率：≤0.03° '0 Ys`Qo  
    效率：>70% 'tTlBf7#  
    杂散光：<20% 0(&uH0x  
     M(8xwo-W  
    >]}VD "\  
    2.设计相位函数 36'J9h\  
    /,7#%D  
    ip'v<%,Q3"  
    _`Kh8G {e  
     相位的设计请参考会话编辑器 R&s/s`pLW  
     Sc563_GRIN_Diffuser_1.seditor和优化文档Sc563_GRIN_Diffuser_2.dp。 Ew}GPJ  
     设计没有离散相位级的phase-only传输。 |QzJHP @  
     aJm5`az)  
    3.计算GRIN扩散器 sUF5Y q:9  
     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。 _BG `!3U+  
     最大折射率调制为△n=+0.05。 _6FDuCVD-  
     最大层厚度如下： Nt+UL/1]  
    Q m9b:U~  
    4.计算折射率调制 w}}+8mk[  
    9F,XjPK=  
    从IFTA优化文档中显示优化的传输 j5Yli6r?3-  
    JF &$'  
     将传输相位转变为实部，通过函数Manipulation→Field Quantity Operations→Move→Phase to Real。 RW>F %P  
    z=k*D^X  
    ;F_&h#D]3  
     生成正向函数，通过Manipulation→Amplitude/Real Part Manipulation→Lift Positive函数。 }J5iY0  
    zh !/24p9  
    o\j<EQb.  
     乘以最大调制折射率（0.05），通过Manipulation→Operation with Constant→Multiply Constant函数。 5NSXSR9c  
     7({.kD6  
    -eSI"To L<  
     将数据转换成数据阵列：Manipulation→Create Numerical Data Array（参见下一张）。 \l6mX In=>  
    @Ng q+uXm  
    ku^2K   
    u@wQ )^  
     数据阵列可用于存储折射率调制。 k!@/|]3z  
     选择在下一个对话框中将实部转化为一个数据阵列图。 YS"76FJ  
     插值应该设置为Nearest Neighbor来得到一个像素化折射率调制。 :?%_JM5U  
    %4To@#c  
    5.X/Y采样介质     u*;53 43  
    d@|j>Z  
    '\m\$ {  
     GRIN扩散器层将由双界面元件模拟。 Us9$,(3  
     这个元件可以在平面层和任意折射率调制之间进行模拟。 =7P; /EV  
     元件厚度对应于层厚度12.656μm。 b!37:V\#}  
     折射率调制由采样x/y调制介质模拟。 L3Q1az!Ct  
    ,KibP_<%&P  
    kLY9#p=X  
    zGFW?|o<  
     基材丙烯酸的离散数据应该从miscellaneous材料目录中加载。 Q;$/&Y*  
     折射率调制的数据阵列必须设置到介质中。 gk6j5 $Y"<  
     应该选择像素化折射率调制。 :kI x?cc  
    r3{o _w  
    %@M/)"k  
     优化的GRIN介质是周期性结构。 RZE:WE;5  
     只优化和指定一个单周期。 ]O&A:Us  
     介质必须切换到周期模式。周期是 -p !KsU  
    1.20764μm×1.20764μm。     p|%Y\!  
    >Q\H1|?  
    6.通过GRIN介质传播 a( {`<F  
    cfe[6N  
    qXW2a'~  
    /[#{#:lo2  
     通过折射率调制层传播的传播模型： Y=rW.yK8  
    - 薄元近似 CM's6qhQnn  
    - 分步光束传播方法。 LRd,7P  
     对于这个案例，薄元近似足够准确。 z8"=W,2  
     在传播面板上选择传播方法，并且编辑传播设置。 Sdt2D  
     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 Lz  
     NtOR/*  
    7.模拟结果 3yD5u  
    nt[0krG  
    角强度分布
    （参见Sc563_GRIN_Diffuser_3.lpd）
    :~)Q]G1Nj  
    8.结论 ;%z0iZmg  
     IA!ixabG  
     VirtualLab Fusion支持设计GRIN衍射光学元件和全息图。 3S2'JOTY  
     优化的GRIN元件可以生成任意的二维强度分布。 "RX?"pB  
     可以模拟通过x/y平面上任意调制的介质中的光传播。 \M532_w  
    {:FITF3o  
     hJ4.:  
    QQ：2987619807 >%3c1  
     
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