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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 倒序阅读 楼主  发表于: 2024-10-30
    1.模拟任务 x:K?\<  
    @-.? B  
     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。 j'Y / H5  
     设计包括两个步骤: ScnY3&rc  
    - 设计相位函数来生成一个角谱Top Hat分布。 &!7+Yb(1  
    - 基于相位调制来计算对应的折射率调制。 {I%y;Aab8  
     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。 h~HB0^|  
    5''*UFIF1  
    k/Mp6<?C:  
    照明光束参数 QHf$f@bjI  
    t7#lsd`_  
    ^<V9'Ut   
    波长:632.8nm ^Uw[x\%#gD  
    激光光束直径(1/e2):700um
    x49!{}  
    o|S)C<w  
    理想输出场参数 XOr fs sj  
    kL{;.WsB  
    +KK$0pL  
    直径:1° ESQ!@G/n  
    分辨率:≤0.03° eVy2|n9rH  
    效率:>70% }#9(Mul  
    杂散光:<20% H9"=  p  
    2JO-0j.  
    +!>LY  
    2.设计相位函数 go|>o5!g  
    :=g.o;(/N  
    7s>a2  
    W04av_u 5  
     相位的设计请参考会话编辑器 tbj=~xYf  
     Sc563_GRIN_Diffuser_1.seditor和优化文档Sc563_GRIN_Diffuser_2.dp。 ^KHLBSc:  
     设计没有离散相位级的phase-only传输。 VZxTx0: ,  
    u]vPy ria  
    3.计算GRIN扩散器 IlZu~B9c  
     GRIN扩散器应该包含一个1mm厚度石英玻璃作为基板,和一个折射率调制的丙烯酸薄层。 >S&U.  
     最大折射率调制为△n=+0.05。 #a}N"*P  
     最大层厚度如下: 2ChWe}f  
    DnyYMe!r  
    4.计算折射率调制 ,7/ _T\d<  
    }5S2p@W)  
    从IFTA优化文档中显示优化的传输 XoL[ r67Z  
    04-Z vp2  
     将传输相位转变为实部,通过函数Manipulation→Field Quantity Operations→Move→Phase to Real。 rZC3\,W  
    }""p)Y&  
    OhWC}s  
     生成正向函数,通过Manipulation→Amplitude/Real Part Manipulation→Lift Positive函数。 w!,QxrOV~  
    CyTFb$Z  
    7>je6*(K  
     乘以最大调制折射率(0.05),通过Manipulation→Operation with Constant→Multiply Constant函数。 i.@*t IK  
    _ VKgs]Y  
    `7B14:\A  
     将数据转换成数据阵列:Manipulation→Create Numerical Data Array(参见下一张)。 v5Y@O|i#  
    *FPg#a+  
    b.Su@ay@(^  
    Q_lu`F|  
     数据阵列可用于存储折射率调制。 zzJ^x8#R  
     选择在下一个对话框中将实部转化为一个数据阵列图。 x70N8TQ_gK  
     插值应该设置为Nearest Neighbor来得到一个像素化折射率调制。 0VG=?dq  
    }u^:MI  
    5.X/Y采样介质 N{pa) /  
    :uR>UDlPX  
    &q>h *w4O  
     GRIN扩散器层将由双界面元件模拟 gH H&IzHF  
     这个元件可以在平面层和任意折射率调制之间进行模拟。 XARSGAuw  
     元件厚度对应于层厚度12.656μm。 lZ a?Y@  
     折射率调制由采样x/y调制介质模拟。
    qRUCnCZs  
    mVrKz  
    s>J3\PC  
    \(9p&"Q-  
     基材丙烯酸的离散数据应该从miscellaneous材料目录中加载。 ?'LM7RE$X6  
     折射率调制的数据阵列必须设置到介质中。 $~o3}&az  
     应该选择像素化折射率调制。 E3tj/4:L  
    1}DerX6  
    /$*; >4=>f  
     优化的GRIN介质是周期性结构。 只优化和指定一个单周期。 Jk~UEqr+  
     介质必须切换到周期模式。周期是1.20764μm×1.20764μm。 g^n;IE$B  
    P%jkKE?B4  
    6.通过GRIN介质传播 [J:zE&aj  
    qa;EI ;8  
    I$Eg$q  
    0$?qoS  
     通过折射率调制层传播的传播模型: w*2^/zh  
    - 薄元近似 -_w~JCx  
    - 分步光束传播方法。 PIpWa$b  
     对于这个案例,薄元近似足够准确。 1J+3a-0  
     在传播面板上选择传播方法,并且编辑传播设置。 *|CLO|B)  
     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)。 5 2fO)!  
    W&LBh%"g  
    7.模拟结果 nYgx9Q"<om  
    角强度分布
    (参见Sc563_GRIN_Diffuser_3.lpd)
    ~q5-9{ma  
    ~CulFxu  
    8.结论 \|Y{jG<cu  
    mR6E]TuM  
     VirtualLab Fusion支持设计GRIN衍射光学元件和全息图。 i 63?"  
     优化的GRIN元件可以生成任意的二维强度分布。 IwnYJp:9v  
     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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