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infotek 2023-03-21 08:40

设计和分析GRIN扩散器(完整)

1.模拟任务 1?QVt fwY  
>aJmRA-C}  
 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。 f1:>H.m`  
 设计包括两个步骤: h.?<( I  
- 设计相位函数来生成一个角谱Top Hat分布。 YQD `4ND  
- 基于相位调制来计算对应的折射率调制。 WblH}  
 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。 N_ ODr]L  
Vl$RMW@Ds  
0dwD ?GG2  
照明光束参数 pbG-uH^  
=EVB?k ,  
(tA[]ne2  
波长:632.8nm EJ {vJZO  
激光光束直径(1/e2):700um
s[7$%|~W  
pzRVX8  
理想输出场参数 d1#lC*.Sg  
=eY  
>0SG]er@  
直径:1° z@UH[>^gj  
分辨率:≤0.03° n5"i'o{w  
效率:>70% |d&Kr0QIV  
杂散光:<20% i+S%e,U*  
f]10^y5&  
@8\0@[]  
2.设计相位函数 +9LzDH  
E<LH-_$  
BT(eU*m-  
0<uL0FOT  
 相位的设计请参考会话编辑器 lre(]oBXA  
 Sc563_GRIN_Diffuser_1.seditor和优化文档Sc563_GRIN_Diffuser_2.dp。 DBy%"/c  
 设计没有离散相位级的phase-only传输。 ih("`//nP  
sz%]rN6$  
3.计算GRIN扩散器 @RB^m(> 5  
 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|{vkkBo  
 最大折射率调制为△n=+0.05。 X%I@4 B7Ts  
 最大层厚度如下: !*DY dqQ/  
@sa_/LH!K  
4.计算折射率调制 k_1;YO BF  
;]R5:LbXS  
从IFTA优化文档中显示优化的传输 Rex 86!TO  
KY2z)#/  
 将传输相位转变为实部,通过函数Manipulation→Field Quantity Operations→Move→Phase to Real。 rLeQB p'  
zBca$Vp  
OtAAzc!dQ  
 生成正向函数,通过Manipulation→Amplitude/Real Part Manipulation→Lift Positive函数。 T g(\7Kq  
E}zGY2Xx  
u=PLjrB~}  
 乘以最大调制折射率(0.05),通过Manipulation→Operation with Constant→Multiply Constant函数。 Q-iBK*-w  
c;KMox/  
wtL=^  
 将数据转换成数据阵列:Manipulation→Create Numerical Data Array(参见下一张)。 P7X3>5<;q  
Wf?[GO  
bWp)'mx5u  
3 q8S  
 数据阵列可用于存储折射率调制。 kg(}%Ih  
 选择在下一个对话框中将实部转化为一个数据阵列图。 ;fQIaE&H  
 插值应该设置为Nearest Neighbor来得到一个像素化折射率调制。 hw`pi6  
,ZYPffu<*  
5.X/Y采样介质
<D&  Ep  
Q4Wz5n1yp7  
CE (zt  
 GRIN扩散器层将由双界面元件模拟。 lP4s"8E`h  
 这个元件可以在平面层和任意折射率调制之间进行模拟。 N.|zz)y  
 元件厚度对应于层厚度12.656μm。 D0_CDdW%7  
 折射率调制由采样x/y调制介质模拟。 rw 2i_,.*~  
4K~>  
2.{zf r  
DgRn^gL{Q  
 基材丙烯酸的离散数据应该从miscellaneous材料目录中加载。 ~md06"AYJ  
 折射率调制的数据阵列必须设置到介质中。 f6( 1jx"  
 应该选择像素化折射率调制。 wqjR-$c  
`Y!8,( 5#  
=yRv *C  
 优化的GRIN介质是周期性结构。 %"#ydOy  
 只优化和指定一个单周期。 r0OP !u  
 介质必须切换到周期模式。周期是 TQ~a5q  
1.20764μm×1.20764μm。
ES(qu]CjI  
?hrz@k|  
6.通过GRIN介质传播 hVz]' ,  
)2^r 0(x  
{QN 5QGvK  
%LqT>HXJ  
 通过折射率调制层传播的传播模型: 2/F8kVx{  
- 薄元近似 %ol1WG9  
- 分步光束传播方法。 zII^Ny8D  
 对于这个案例,薄元近似足够准确。 @eESKg(,  
 在传播面板上选择传播方法,并且编辑传播设置。 hq&9S{Ep  
 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)。 -U7,~z  
oBnes*  
7.模拟结果 m.gv?  
fG8^|:  
角强度分布
(参见Sc563_GRIN_Diffuser_3.lpd)
|g !$TUS.  
8.结论 <jaQ 0S{|  
X-CoC   
 VirtualLab Fusion支持设计GRIN衍射光学元件和全息图。 McbbEs=)  
 优化的GRIN元件可以生成任意的二维强度分布。 pFBK'NE  
 可以模拟通过x/y平面上任意调制的介质中的光传播。 m}beT~FT_  
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