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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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    只看楼主 正序阅读 楼主  发表于: 2024-10-30
    1.模拟任务 P66{l^  
    {[hH: \  
     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。 )n}Wb+2I  
     设计包括两个步骤: f@l$52f3D  
    - 设计相位函数来生成一个角谱Top Hat分布。 a'U7 t  
    - 基于相位调制来计算对应的折射率调制。 <8yzBp4gZ  
     设计相位函数是基于案例DO.002。在开始设计一个梯度折射率扩散器之前,我们迫切地推荐您先阅读这个案例。 wx n D3  
    Iq0_X7:{QI  
    vBx*bZ  
    照明光束参数 -v .\CtpHv  
    w'z ?1M(*  
    B~QX{  
    波长:632.8nm I1yZ7QY  
    激光光束直径(1/e2):700um
    )$Xd#bzD|  
    jnsV'@v8Nj  
    理想输出场参数 ."Wdpf`~  
    ]\w0u7}  
    =k6zUw;5 U  
    直径:1° e^Q$Tog<  
    分辨率:≤0.03° Hq[d!qc  
    效率:>70% 0H,1"~,w]  
    杂散光:<20% /fbI4&SB!  
    h 92\1,  
    DKgwi'R  
    2.设计相位函数 !cPiH6eO  
    #3vq+mcn  
    3 XdN \xc  
    %5 V!Fdb  
     相位的设计请参考会话编辑器 X5UcemO  
     Sc563_GRIN_Diffuser_1.seditor和优化文档Sc563_GRIN_Diffuser_2.dp。 EM!#FJh  
     设计没有离散相位级的phase-only传输。 (G $nN*rlu  
    {Ak{ ct\t  
    3.计算GRIN扩散器 6*cG>I.Z  
     GRIN扩散器应该包含一个1mm厚度石英玻璃作为基板,和一个折射率调制的丙烯酸薄层。 l{F^"_U  
     最大折射率调制为△n=+0.05。 sc'QNhrW  
     最大层厚度如下: &SfJwdG*=  
    BTjfzfO"  
    4.计算折射率调制 \9;u.&$mNB  
    )k@W 6N  
    从IFTA优化文档中显示优化的传输  /B)ZB})z  
    RFd.L@-]  
     将传输相位转变为实部,通过函数Manipulation→Field Quantity Operations→Move→Phase to Real。 . [DCL  
    O 4@sN=o  
    Z_Jprp{3h  
     生成正向函数,通过Manipulation→Amplitude/Real Part Manipulation→Lift Positive函数。 ^_ <jg0V  
    *5Upb,* *  
    y%)5r}S^  
     乘以最大调制折射率(0.05),通过Manipulation→Operation with Constant→Multiply Constant函数。 EM]~yn!+  
    ^(y=DJ7  
    Fq/?0B8  
     将数据转换成数据阵列:Manipulation→Create Numerical Data Array(参见下一张)。 hV|pH)Nu{  
    #TZf\0\!  
    iL(rZT&^  
    ?Q1(L$-=  
     数据阵列可用于存储折射率调制。 k_%2Ok   
     选择在下一个对话框中将实部转化为一个数据阵列图。 {;0j9rr  
     插值应该设置为Nearest Neighbor来得到一个像素化折射率调制。 +shT}$cb1  
    Y,EReamp  
    5.X/Y采样介质 {|?OKCG{  
    4q#6.E;yy  
    f"t\-ux.b  
     GRIN扩散器层将由双界面元件模拟 a7'.*H]  
     这个元件可以在平面层和任意折射率调制之间进行模拟。 cAq>|^f0a  
     元件厚度对应于层厚度12.656μm。 nB"r<?n<  
     折射率调制由采样x/y调制介质模拟。
    }@MOkj  
    U ^1Xc#Ff  
    amq]&.M  
    @w&VI6  
     基材丙烯酸的离散数据应该从miscellaneous材料目录中加载。 hZ2!UW4'  
     折射率调制的数据阵列必须设置到介质中。 YBn"9w\#  
     应该选择像素化折射率调制。 PmOm>  
    RG/M-  
    #g[jwl'  
     优化的GRIN介质是周期性结构。 只优化和指定一个单周期。 &No6k~T0:b  
     介质必须切换到周期模式。周期是1.20764μm×1.20764μm。 qS<a5`EA  
    Ug>yTc_(7  
    6.通过GRIN介质传播 )&:4//}a  
    T|^rFaA  
    {a`t1oX(  
    #(& ! ^X3  
     通过折射率调制层传播的传播模型: NIufL }6\  
    - 薄元近似 &ywAzGV{s  
    - 分步光束传播方法。 vmdu9"H  
     对于这个案例,薄元近似足够准确。 K  +n  
     在传播面板上选择传播方法,并且编辑传播设置。 V5sH:A7GJ  
     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)。 h|OqM:J;  
    G)5w_^&%  
    7.模拟结果 `|K30hRp:  
    角强度分布
    (参见Sc563_GRIN_Diffuser_3.lpd)
    FEj{/  
    *i zPLM}+  
    8.结论 O="# yE)  
    j`jF{k b  
     VirtualLab Fusion支持设计GRIN衍射光学元件和全息图。 X`bN/sI  
     优化的GRIN元件可以生成任意的二维强度分布。 19-|.9m(  
     可以模拟通过x/y平面上任意调制的介质中的光传播。
     
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