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    [技术]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: 2023-03-21
    1.模拟任务 ,R\ \%  
     b. '-?Nn  
     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。 &PHTpkaam  
     设计包括两个步骤： {\1?ZrCI&  
    - 设计相位函数来生成一个角谱Top Hat分布。 bsli0FJSh'  
    - 基于相位调制来计算对应的折射率调制。 : *#-%0  
     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。 '<)n8{3Q5w  
    .`H5cuF`  
    my1@41 H  
    照明光束参数 ML 9' |  
    I$G['` XX/  
    V2EUW!gn 2  
    波长：632.8nm K@]4g49A/j  
    激光光束直径（1/e2）：700um
     iWkWR"ys y  
    \*?~Yj #  
    理想输出场参数 _;y9$"A  
    {S)6;|ua'  
    Q3~H{)[Kq  
    直径：1° >Cp0.A:UC#  
    分辨率：≤0.03° +Kc  
    效率：>70% ;H*T^0  
    杂散光：<20% g:@#@1rB6  
     (5YM?QAd  
    sl l\g  
    2.设计相位函数 h;"4+uw  
    Sz`,X0a  
    |HQW0  
    2F.;;Ab  
     相位的设计请参考会话编辑器 `U_)98  
     Sc563_GRIN_Diffuser_1.seditor和优化文档Sc563_GRIN_Diffuser_2.dp。 PC8Q"O  
     设计没有离散相位级的phase-only传输。 Bsvr?|L\  
     cuI TY^6  
    3.计算GRIN扩散器 ED gag  
     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。 =UQ3HQD  
     最大折射率调制为△n=+0.05。 FVKTbvYn  
     最大层厚度如下： UI0VtR]   
    Zu[su>\  
    4.计算折射率调制 ES7s1O$#  
    \M^bD4';>  
    从IFTA优化文档中显示优化的传输 p6V0`5@t  
    d7upz]K9g  
     将传输相位转变为实部，通过函数Manipulation→Field Quantity Operations→Move→Phase to Real。 {;1\+ f  
    W ac&b  
    :5<UkN)R(  
     生成正向函数，通过Manipulation→Amplitude/Real Part Manipulation→Lift Positive函数。 k y7Gwc  
    gwMNYMI  
     }my`K  
     乘以最大调制折射率（0.05），通过Manipulation→Operation with Constant→Multiply Constant函数。 O^ yG?b  
     CA~-rv  
    m:2^= l4  
     将数据转换成数据阵列：Manipulation→Create Numerical Data Array（参见下一张）。 u6JM]kR  
    chX"O 0?"  
    &h/X ku&0  
    |Rk@hzM2S  
     数据阵列可用于存储折射率调制。 PJH&  
     选择在下一个对话框中将实部转化为一个数据阵列图。 #\m<Sz5Gp#  
     插值应该设置为Nearest Neighbor来得到一个像素化折射率调制。 )y$(AJx$  
    h:|qC`}  
    5.X/Y采样介质     Fx.=#bVX7  
    " H\k`.j  
    4tBYR9|  
     GRIN扩散器层将由双界面元件模拟。 :vbW  
     这个元件可以在平面层和任意折射率调制之间进行模拟。 e\L8oOk#r  
     元件厚度对应于层厚度12.656μm。 iYy1!\  
     折射率调制由采样x/y调制介质模拟。 .ioEI sg  
    F)eelPZ+,  
    5$k:t  
    ;i+jJ4  
     基材丙烯酸的离散数据应该从miscellaneous材料目录中加载。 &^jXEz;  
     折射率调制的数据阵列必须设置到介质中。 L!xi  
     应该选择像素化折射率调制。 tWc Hb #  
    bk[!8- b/a  
    #ABZ&Z  
     优化的GRIN介质是周期性结构。  @q) d  
     只优化和指定一个单周期。 YT,{E,U;  
     介质必须切换到周期模式。周期是 3Y$GsN4ln  
    1.20764μm×1.20764μm。     cvL;3jRo  
    J|73.&B  
    6.通过GRIN介质传播 K-Ef%a2#`  
    tCt#%7J;a  
    nxFBID  
    5{,<j\#L  
     通过折射率调制层传播的传播模型： M o|2}nf  
    - 薄元近似 ~P-mC@C  
    - 分步光束传播方法。 'I;zJ`Trd  
     对于这个案例，薄元近似足够准确。 pQB."[n  
     在传播面板上选择传播方法，并且编辑传播设置。 /)O"l@ }U  
     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）。 9\(| D#  
     1'8YkhQ2a  
    7.模拟结果 [$UI8tV  
    hhvyf^o   
    角强度分布
    （参见Sc563_GRIN_Diffuser_3.lpd）
    JBZ@'8eqi]  
    8.结论 s eJ^s@H5l  
     m1AJ{cs  
     VirtualLab Fusion支持设计GRIN衍射光学元件和全息图。 I> $&-i  
     优化的GRIN元件可以生成任意的二维强度分布。 aN3;`~{9  
     可以模拟通过x/y平面上任意调制的介质中的光传播。 Aos+dP5h,8  
     
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