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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 #hfXZVD  
    F U_jGwD  
     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。 be]bZ 1f  
     设计包括两个步骤: i UCXAWP  
    - 设计相位函数来生成一个角谱Top Hat分布。 27 ]':A4_  
    - 基于相位调制来计算对应的折射率调制。 ;X?}x%$  
     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。 RDW8]=uM  
    &]"  
    hn5h\M?  
    照明光束参数 %HGD;_bhI  
    HePUWL'  
    fkuLj%R  
    波长:632.8nm Gw>^[dmt!  
    激光光束直径(1/e2):700um
    Y2a5bc P  
    HG^B#yX  
    理想输出场参数 ]op}y0  
    kpJ@M%46  
    QS%%^+E2  
    直径:1° x2OaPlG,&V  
    分辨率:≤0.03° Aw}"gpL  
    效率:>70% [B+yyBtx  
    杂散光:<20% h].<t&  
    ]$ L|  
    Dd'm U  
    2.设计相位函数 I8wXuIN_  
    >p)MawT]  
    $+P>~X)  
    F~T]u2qt  
     相位的设计请参考会话编辑器 ?u{~>  
     Sc563_GRIN_Diffuser_1.seditor和优化文档Sc563_GRIN_Diffuser_2.dp。 $;1#To  
     设计没有离散相位级的phase-only传输。 .Zn^Nw3  
    o|>'h$  
    3.计算GRIN扩散器 hBS.a6u1'd  
     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。 f[@77m*  
     最大折射率调制为△n=+0.05。 1pt%Kw*@j  
     最大层厚度如下: kDEPs$^  
    C<NLE-  
    4.计算折射率调制 .:@Ykdm4I  
    4lr(,nPRD  
    从IFTA优化文档中显示优化的传输 BzkooJ  
    < vL,*.zd  
     将传输相位转变为实部,通过函数Manipulation→Field Quantity Operations→Move→Phase to Real。 r"C  
    @W s*QTlV  
    TT2d81I3m  
     生成正向函数,通过Manipulation→Amplitude/Real Part Manipulation→Lift Positive函数。 J3e96t~u  
    &|Bc7+/P  
    j}%ja_9S  
     乘以最大调制折射率(0.05),通过Manipulation→Operation with Constant→Multiply Constant函数。 O~T@rX9f  
    @OV|]u  
    k jg~n9#T  
     将数据转换成数据阵列:Manipulation→Create Numerical Data Array(参见下一张)。 D ~stM  
    4i6q{BeHn  
    w1hPc!I  
    RTE8Uq36  
     数据阵列可用于存储折射率调制。 qs1 ?IYD  
     选择在下一个对话框中将实部转化为一个数据阵列图。 (pY 7J  
     插值应该设置为Nearest Neighbor来得到一个像素化折射率调制。 '?!zG{x  
    \SN&G `o<  
    5.X/Y采样介质 =T -&j60  
    ?j40} B]]d  
    FoNSM$x  
     GRIN扩散器层将由双界面元件模拟 o^^rJk  
     这个元件可以在平面层和任意折射率调制之间进行模拟。 8VeQ-#7M/  
     元件厚度对应于层厚度12.656μm。 >hPQRd  
     折射率调制由采样x/y调制介质模拟。
    [Yo,*,y31  
    Rtb7|  
    }j^i}^Du,  
    {{B%f.   
     基材丙烯酸的离散数据应该从miscellaneous材料目录中加载。 6eT5ktf  
     折射率调制的数据阵列必须设置到介质中。 zfc'=ODX  
     应该选择像素化折射率调制。 S& S Q  
    @CTgT-0!  
    Fgp]l2*  
     优化的GRIN介质是周期性结构。 只优化和指定一个单周期。 v:!Z=I}>  
     介质必须切换到周期模式。周期是1.20764μm×1.20764μm。 ->l%TCHP  
    ePr&!Tz#  
    6.通过GRIN介质传播 55tKTpV  
    +?:7O=Y  
    /JHc!D  
    eCqHvMp  
     通过折射率调制层传播的传播模型: i>D.!x  
    - 薄元近似 LW[9  
    - 分步光束传播方法。 F @mQQ  
     对于这个案例,薄元近似足够准确。 ,u+PyG7 cb  
     在传播面板上选择传播方法,并且编辑传播设置。 g'H$R~ag  
     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)。 6G #}Q/  
    )Qe~ 8u@?  
    7.模拟结果 %/|9@er  
    角强度分布
    (参见Sc563_GRIN_Diffuser_3.lpd)
    yKa{08X:  
    kMb}1J0i"  
    8.结论 Y&S24aql  
    l8I /0`_  
     VirtualLab Fusion支持设计GRIN衍射光学元件和全息图。 >33=<~#n  
     优化的GRIN元件可以生成任意的二维强度分布。 [P&7i57  
     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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