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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 fs\l*nBig  
OQA}+XO  
 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。 u[})|x*N  
 设计包括两个步骤: %+qD-{&  
- 设计相位函数来生成一个角谱Top Hat分布。 SZNM$X|T  
- 基于相位调制来计算对应的折射率调制。 Iell`;  
 设计相位函数是基于案例DO.002。在开始设计一个梯度折射率扩散器之前,我们迫切地推荐您先阅读这个案例。 PE0A`  
USv: + .  
p1q"[)WVn^  
照明光束参数 M#UW#+*g!  
YhRES]^  
6|L<? X  
波长:632.8nm [?^,,.Dd  
激光光束直径(1/e2):700um
rUR{MF&]D  
9ELLJ@oNC  
理想输出场参数 b 'jZ4{+W  
Z  G3u  
~J)_S' #  
直径:1° 8i;EpAwB  
分辨率:≤0.03° q{ i9VJ]  
效率:>70% S{&,I2aO  
杂散光:<20% To.CY^M  
W{<_gD9  
_SY4Q s`d  
2.设计相位函数 E0[ec6^qwY  
Z_Qs^e$  
?#da4W  
a"@k11  
 相位的设计请参考会话编辑器 f%<kcM2  
 Sc563_GRIN_Diffuser_1.seditor和优化文档Sc563_GRIN_Diffuser_2.dp。 {26/SY  
 设计没有离散相位级的phase-only传输。 ~bC{ R&p  
g1UP/hNJ\8  
3.计算GRIN扩散器 B&3oo   
 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。 tNj-~r  
 最大折射率调制为△n=+0.05。 qj/ pd 7\  
 最大层厚度如下:  rl"$6{Z}  
MEf`&<t  
4.计算折射率调制 `f?v_Ui-$  
K Rs e  
从IFTA优化文档中显示优化的传输 GgwO>[T  
o`,|{K$H  
 将传输相位转变为实部,通过函数Manipulation→Field Quantity Operations→Move→Phase to Real。 :sDE 'o  
9.)*z-f$  
~$cz`A  
 生成正向函数,通过Manipulation→Amplitude/Real Part Manipulation→Lift Positive函数。 kV9S+ME  
I6@98w}"  
cAnL,?_v  
 乘以最大调制折射率(0.05),通过Manipulation→Operation with Constant→Multiply Constant函数。 vkUXMMuf+e  
|, #DB  
)IQ5Qu  
 将数据转换成数据阵列:Manipulation→Create Numerical Data Array(参见下一张)。 ZFYv|2l  
sF-{ (  
}81eef4$S  
 qmQ}  
 数据阵列可用于存储折射率调制。 !D#wSeJ  
 选择在下一个对话框中将实部转化为一个数据阵列图。 j=c=Pe"?u  
 插值应该设置为Nearest Neighbor来得到一个像素化折射率调制。 '9d<vW g  
xgeDfpF'  
5.X/Y采样介质
c$fi3O  
G4O $gg  
IY_u|7d  
 GRIN扩散器层将由双界面元件模拟。 / ,Unp1D  
 这个元件可以在平面层和任意折射率调制之间进行模拟。 *WTmS2?'h  
 元件厚度对应于层厚度12.656μm。 9)2 kjBeb  
 折射率调制由采样x/y调制介质模拟。 [&H$Su}$0  
b~$B 0o)  
pAK7V;sJ  
gbf2ty  
 基材丙烯酸的离散数据应该从miscellaneous材料目录中加载。 3X|7 R  
 折射率调制的数据阵列必须设置到介质中。 4sJM!9eb[  
 应该选择像素化折射率调制。 %*:X FB  
B"; >zF  
Z:_ wE62'  
 优化的GRIN介质是周期性结构。 MC\rx=cR\  
 只优化和指定一个单周期。 xbUL./uj  
 介质必须切换到周期模式。周期是 GTYCNi66  
1.20764μm×1.20764μm。
'2LK(uaU  
Ebk9[=  
6.通过GRIN介质传播 7c.96FA  
t?&@bs5~g  
[v0[,K  
u V[:e|v  
 通过折射率调制层传播的传播模型: [-Xz:  
- 薄元近似 b\ P6,s'(  
- 分步光束传播方法。 +F>9hA  
 对于这个案例,薄元近似足够准确。 lRO7 Ae  
 在传播面板上选择传播方法,并且编辑传播设置。 g#W/WKvM  
 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)。 ;pH&YBY  
322)r$!"  
7.模拟结果 TK! D=M  
n7EG%q6m+  
角强度分布
(参见Sc563_GRIN_Diffuser_3.lpd)
fC4#b?Q  
8.结论 T{A 5,85  
heizO",8.&  
 VirtualLab Fusion支持设计GRIN衍射光学元件和全息图。 xbTvv>'U  
 优化的GRIN元件可以生成任意的二维强度分布。 U-]Rm}X\M  
 可以模拟通过x/y平面上任意调制的介质中的光传播。 aB $xQ|~  
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