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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 _cJ{fYwYU  
b\+|g9Tm  
 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。 yf8UfB#a  
 设计包括两个步骤: \W\6m0-x  
- 设计相位函数来生成一个角谱Top Hat分布。 CX:^]wY  
- 基于相位调制来计算对应的折射率调制。 ~::R+Lh(  
 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。 <.' cCY  
2+P3Sii  
vV'^HD^v  
照明光束参数 y k5P/H)  
9D| FqU |  
R5i8cjKZ?w  
波长:632.8nm GHlra^  
激光光束直径(1/e2):700um
zbi  
c,-x}i0c  
理想输出场参数 /~^I]D  
"p; DQ-V  
* c%@f<R~  
直径:1° n=SZ8Rj7  
分辨率:≤0.03° V*m)h  
效率:>70% KGWENX_U  
杂散光:<20% 5ya3mN E  
0!VLPA:  
5]Ra?rF  
2.设计相位函数 \|pAn  
6f>l~$  
(g)@wNBW  
]Tl\9we  
 相位的设计请参考会话编辑器 6nfkZvn  
 Sc563_GRIN_Diffuser_1.seditor和优化文档Sc563_GRIN_Diffuser_2.dp。 iR_Syk`G*A  
 设计没有离散相位级的phase-only传输。 VoyH:  
M+E5PZ|_  
3.计算GRIN扩散器 StDmJ]  
 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。 6C0_. =7#  
 最大折射率调制为△n=+0.05。 ?|8Tgs@+  
 最大层厚度如下: C~;0A!@]Y  
oU@ljSD  
4.计算折射率调制 MELGTP>  
KVcZ@0[S  
从IFTA优化文档中显示优化的传输 nMa^Eq#  
m c+wRx  
 将传输相位转变为实部,通过函数Manipulation→Field Quantity Operations→Move→Phase to Real。 g"&bX4uD)  
#rpqt{m l  
}J?fJ (  
 生成正向函数,通过Manipulation→Amplitude/Real Part Manipulation→Lift Positive函数。 p<zXuocQ  
ThlJhTh<%4  
SN{*:\>,  
 乘以最大调制折射率(0.05),通过Manipulation→Operation with Constant→Multiply Constant函数。 IeB6r+4|  
s4gNS eA  
:]^P ^khK  
 将数据转换成数据阵列:Manipulation→Create Numerical Data Array(参见下一张)。 pG( knu  
9i<-\w^$  
e87- B1`  
n2{{S(N  
 数据阵列可用于存储折射率调制。 jDX<iX%e  
 选择在下一个对话框中将实部转化为一个数据阵列图。 $vLV< y07  
 插值应该设置为Nearest Neighbor来得到一个像素化折射率调制。 |3s&Y`x-D  
3NN'E$"3  
5.X/Y采样介质 CdDd+h8  
_0*>I1F~  
YU=ZZEVi  
 GRIN扩散器层将由双界面元件模拟。 )h0E$*  
 这个元件可以在平面层和任意折射率调制之间进行模拟。 IOkC[([  
 元件厚度对应于层厚度12.656μm。 '= <`@  
 折射率调制由采样x/y调制介质模拟。
M91lV(Z   
unnx#e]  
!NYM(6!(  
v7(|K  
 基材丙烯酸的离散数据应该从miscellaneous材料目录中加载。 7F(F.ut  
 折射率调制的数据阵列必须设置到介质中。 yJ8}*Gj&  
 应该选择像素化折射率调制。 vNt>ESPB  
tt ]V$V  
ARdGh_yJ&  
 优化的GRIN介质是周期性结构。 只优化和指定一个单周期。 qysa!B  
 介质必须切换到周期模式。周期是1.20764μm×1.20764μm。 (Q5@MfK`  
pfZ,t<bE2  
6.通过GRIN介质传播 2rCY&8  
KKjxg7{K  
7+a%ehwU  
"Wk{4gS7l  
 通过折射率调制层传播的传播模型: n<:d%&^n  
- 薄元近似 =/g$bZ  
- 分步光束传播方法。 Yc82vSG'  
 对于这个案例,薄元近似足够准确。 z g7l>9Sc  
 在传播面板上选择传播方法,并且编辑传播设置。 A3$aMCwKd  
 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)。 W/r mm*  
V< vPFxC  
7.模拟结果 T5azYdzJy  
角强度分布
(参见Sc563_GRIN_Diffuser_3.lpd)
q[7d7i/r6  
T1Q sW<*j  
8.结论  C5+`<  
Yxd{&47  
 VirtualLab Fusion支持设计GRIN衍射光学元件和全息图。 H_?B{We  
 优化的GRIN元件可以生成任意的二维强度分布。 i.t9jN  
 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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