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infotek 2024-10-30 07:51

设计和分析GRIN扩散器(完整)

1.模拟任务 p7 |~x@q+  
H]YPMG<  
 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。 P E.^!j  
 设计包括两个步骤: MA"DP7e?v  
- 设计相位函数来生成一个角谱Top Hat分布。 >?I[dYzut  
- 基于相位调制来计算对应的折射率调制。 3TO$J  
 设计相位函数是基于案例DO.002。在开始设计一个梯度折射率扩散器之前,我们迫切地推荐您先阅读这个案例。 .|cQ0:B[  
RBiDU}j  
NfKi,^O  
照明光束参数 ]M>mwnt+  
"<NQ2Vr]5  
%J7 ;b<}To  
波长:632.8nm TDA+ rl  
激光光束直径(1/e2):700um
< JA5.6<=  
d+Pfi)+(I  
理想输出场参数 DTPYCG&%  
 !3}vl Y1  
%YA=W=Yd  
直径:1° (Z;-u+ }.  
分辨率:≤0.03° u:NSPAD)  
效率:>70% yiiYq(\{  
杂散光:<20% gVl%:Ra%  
H5{d;L1[  
5L%A5C&|  
2.设计相位函数 bwS1YGb  
9#xcp/O  
la[xbv   
`c ^2  
 相位的设计请参考会话编辑器 sTU`@}}  
 Sc563_GRIN_Diffuser_1.seditor和优化文档Sc563_GRIN_Diffuser_2.dp。 -P^ 6b(  
 设计没有离散相位级的phase-only传输。 inBBU[Sl  
JF IUD{>fp  
3.计算GRIN扩散器 49E<`f0  
 GRIN扩散器应该包含一个1mm厚度石英玻璃作为基板,和一个折射率调制的丙烯酸薄层。 ^Bf@ I  
 最大折射率调制为△n=+0.05。 "}Of f  
 最大层厚度如下: }PTYNidlR  
D9*GS_K2 t  
4.计算折射率调制 %+ynrg-  
s `B"qw  
从IFTA优化文档中显示优化的传输 =X'i^Q  
^F"Q~?D)  
 将传输相位转变为实部,通过函数Manipulation→Field Quantity Operations→Move→Phase to Real。 8%nb1CA  
KWq7M8mq  
q90eB6G0g  
 生成正向函数,通过Manipulation→Amplitude/Real Part Manipulation→Lift Positive函数。 - &Aw] +  
AL74q[>  
?>SC:{(  
 乘以最大调制折射率(0.05),通过Manipulation→Operation with Constant→Multiply Constant函数。 mf ^=tZ  
vtM!?#  
#Cks&[!c  
 将数据转换成数据阵列:Manipulation→Create Numerical Data Array(参见下一张)。 Bvj-LT=)  
=(Y 1y$  
!*_5 B'  
{1,]8!HBJ  
 数据阵列可用于存储折射率调制。 xs_l+/cZ  
 选择在下一个对话框中将实部转化为一个数据阵列图。 yNMnByg3?  
 插值应该设置为Nearest Neighbor来得到一个像素化折射率调制。 1:%HE*r  
)xYv$6=  
5.X/Y采样介质 WD c2Qt  
FjYih>  
*$mDu,'8  
 GRIN扩散器层将由双界面元件模拟。  Cg[]y1Ne  
 这个元件可以在平面层和任意折射率调制之间进行模拟。 G?e"A0,  
 元件厚度对应于层厚度12.656μm。 9Ps[i)-  
 折射率调制由采样x/y调制介质模拟。
M il ![A1  
|_ZD[v S  
gRA}sF  
0?59o!@h  
 基材丙烯酸的离散数据应该从miscellaneous材料目录中加载。 h&d%#6mB  
 折射率调制的数据阵列必须设置到介质中。 <8Y;9N|94!  
 应该选择像素化折射率调制。 mNS7/I\  
[C 1o9c!  
:l<)p;\  
 优化的GRIN介质是周期性结构。 只优化和指定一个单周期。 ^~~&[wY  
 介质必须切换到周期模式。周期是1.20764μm×1.20764μm。 ivL}\~L  
F ^& Rg  
6.通过GRIN介质传播 Z^?1MJ:`  
`;Qw/xl_N  
tj:3R$a  
py#`  
 通过折射率调制层传播的传播模型: :EOx>Pf_9)  
- 薄元近似 )X*?M?~\  
- 分步光束传播方法。 l(X8 cHAi  
 对于这个案例,薄元近似足够准确。 >s#[dr\ww  
 在传播面板上选择传播方法,并且编辑传播设置。 ShXk\"  
 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)。 u{Jv6K,  
W_k;jy_{9  
7.模拟结果 R? aE:\A  
角强度分布
(参见Sc563_GRIN_Diffuser_3.lpd)
QoZ7l]^  
Z9cg,#(D  
8.结论 Q\(VQ1c  
Z4YQ5O5  
 VirtualLab Fusion支持设计GRIN衍射光学元件和全息图。 hw[jVx  
 优化的GRIN元件可以生成任意的二维强度分布。 ]y&w)-0  
 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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