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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 #pvq9fss,}  
)7 5 7   
 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。 XvI~"}  
 设计包括两个步骤: p%DU1+SA  
- 设计相位函数来生成一个角谱Top Hat分布。 o GuAF q  
- 基于相位调制来计算对应的折射率调制。 )Cy>'l*Og7  
 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。 w)7y{ya$  
[* <x)  
Mt.Cj;h@^[  
照明光束参数 'g%:/lwA  
riW9l6s'  
'KH+e#?Ar  
波长:632.8nm 8H7#[?F  
激光光束直径(1/e2):700um
t4oD> =,92  
vn}m-U XA*  
理想输出场参数 YE`Y t  
bTJ<8q  
|OeWM  
直径:1° v~ SM"ky#  
分辨率:≤0.03° ~cc }yDe  
效率:>70% @T^FOTW  
杂散光:<20% kWW2N0~$  
sJLOz>  
]hV!lG1_  
2.设计相位函数 W5Jw^,iPd  
1["i,8zB  
y'm!h?8  
N>(w+h+  
 相位的设计请参考会话编辑器 [mzed{p]]  
 Sc563_GRIN_Diffuser_1.seditor和优化文档Sc563_GRIN_Diffuser_2.dp。 <&m50pq  
 设计没有离散相位级的phase-only传输。 V;eaQ  
P4@`C{F5m  
3.计算GRIN扩散器 1 tOslP@  
 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。 Srx:rUCv  
 最大折射率调制为△n=+0.05。 HQ@g6  
 最大层厚度如下: <\O+  
?Kgb-bXB  
4.计算折射率调制 F q~uuQ  
+%YBa'Lk  
从IFTA优化文档中显示优化的传输 \96\!7$@O  
@dv8 F "v  
 将传输相位转变为实部,通过函数Manipulation→Field Quantity Operations→Move→Phase to Real。 ;j%I1k%A  
%)7t2D  
|'z8>1  
 生成正向函数,通过Manipulation→Amplitude/Real Part Manipulation→Lift Positive函数。 k&ooV4#f6  
y.lWyH9  
v82wnP-~7  
 乘以最大调制折射率(0.05),通过Manipulation→Operation with Constant→Multiply Constant函数。 FGi7KV=N  
}sH[_%)  
0Ncpi=6  
 将数据转换成数据阵列:Manipulation→Create Numerical Data Array(参见下一张)。 mcQL>7ts  
XSC=qg$  
e4` L8  
>g<Y H'U{  
 数据阵列可用于存储折射率调制。 k^Qf |  
 选择在下一个对话框中将实部转化为一个数据阵列图。 ^($'l)I  
 插值应该设置为Nearest Neighbor来得到一个像素化折射率调制。 G{!er:Vwdh  
74M9z  
5.X/Y采样介质
SyVGm@  
h&i*=&<HP6  
@F 5Af/  
 GRIN扩散器层将由双界面元件模拟。 bvtpqI QZ  
 这个元件可以在平面层和任意折射率调制之间进行模拟。 KzVi:Hm  
 元件厚度对应于层厚度12.656μm。 ."+lij=56  
 折射率调制由采样x/y调制介质模拟。 @N4~|`?U  
M<Wi:r:  
~Y x_ 3  
8vVE  
 基材丙烯酸的离散数据应该从miscellaneous材料目录中加载。 6=;:[  
 折射率调制的数据阵列必须设置到介质中。 |4mvB2r  
 应该选择像素化折射率调制。 !ekByD  
FY'0?CT$  
^^V3nT2rR3  
 优化的GRIN介质是周期性结构。 =R=V  
 只优化和指定一个单周期。 SxY z)aF~  
 介质必须切换到周期模式。周期是 ,LA'^I?  
1.20764μm×1.20764μm。
G^Gs/- f  
\< .BN;t{  
6.通过GRIN介质传播 jOV6 %  
]W?cy  
dCoP qKy  
tKt}]KHV  
 通过折射率调制层传播的传播模型: #1%@R<`  
- 薄元近似 1x_EAHZ>7  
- 分步光束传播方法。 ?r !kKMZ  
 对于这个案例,薄元近似足够准确。 fJ/INL   
 在传播面板上选择传播方法,并且编辑传播设置。 :XY%@n  
 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)。 G Uu8 N  
yc*cT%?g  
7.模拟结果 N 8[r WJ#  
^P9mJ:  
角强度分布
(参见Sc563_GRIN_Diffuser_3.lpd)
sR/Y v  
8.结论 >l 0aME@-0  
bR7tmJ[)Z  
 VirtualLab Fusion支持设计GRIN衍射光学元件和全息图。 9C \}bT  
 优化的GRIN元件可以生成任意的二维强度分布。 &n | <NF  
 可以模拟通过x/y平面上任意调制的介质中的光传播。 Y!j/,FU  
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