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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 ) =<,$|g  
*]fBd<(8  
 本教程将介绍设计和分析生成Top Hat图案的折射率调制扩散器图层。 }"<|.[V)  
 设计包括两个步骤: VpJ/M(UD-  
- 设计相位函数来生成一个角谱Top Hat分布。 A e&t#,)  
- 基于相位调制来计算对应的折射率调制。 pq6}q($Rk  
 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。 bE2^sx`(  
9cAb\5c|  
%_wX9Z T  
照明光束参数 }+0{opY4R  
^o]ZDc  
ewqfs/  
波长:632.8nm aE6 I|6W?  
激光光束直径(1/e2):700um
Y&aFAjj  
nZa.3/7dJ  
理想输出场参数 "w0>  
bR@ e6.<i  
~#dNGWwG  
直径:1° p6]4YGw*^  
分辨率:≤0.03° <k'=_mC_  
效率:>70% cA1"Nek  
杂散光:<20% Crmxsw.W^Y  
xR2E? 0T  
t5#IiPp  
2.设计相位函数 U7.3`qd"  
bort2k  
[y| "iSD  
m]BxGwT=m  
 相位的设计请参考会话编辑器 "W;Gv I  
 Sc563_GRIN_Diffuser_1.seditor和优化文档Sc563_GRIN_Diffuser_2.dp。 _h!OGLec  
 设计没有离散相位级的phase-only传输。 _rXTHo7P  
9D:p~_"g  
3.计算GRIN扩散器 [k.|iCD  
 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。 bR6.Xdt.n  
 最大折射率调制为△n=+0.05。 Yjv}@i"  
 最大层厚度如下: {wRsV=*  
7.$0LN/a!Z  
4.计算折射率调制 f n )m$\2  
nVV>;e[  
从IFTA优化文档中显示优化的传输 o ^L 3Xiv  
g4(B=G\j  
 将传输相位转变为实部,通过函数Manipulation→Field Quantity Operations→Move→Phase to Real。 i ~fkjn  
6Yebc_, R  
f8kPbpV,  
 生成正向函数,通过Manipulation→Amplitude/Real Part Manipulation→Lift Positive函数。 ~;k-/Z"  
NARW3\  
ULqnr@/FbK  
 乘以最大调制折射率(0.05),通过Manipulation→Operation with Constant→Multiply Constant函数。 @dQIl#  
08{0i,Fs  
W"+*%x  
 将数据转换成数据阵列:Manipulation→Create Numerical Data Array(参见下一张)。 X[:Hp`_$  
tM]~^U  
#N_C| v/  
?9nuL}m!a  
 数据阵列可用于存储折射率调制。 6U6,Wu  
 选择在下一个对话框中将实部转化为一个数据阵列图。 Ehu^_HZ  
 插值应该设置为Nearest Neighbor来得到一个像素化折射率调制。 bB@1tp0+  
`P<}MeJ\l  
5.X/Y采样介质 ,\q9>cZ!  
=.O8G=;DOA  
?47q0C  
 GRIN扩散器层将由双界面元件模拟。 ra=U,  
 这个元件可以在平面层和任意折射率调制之间进行模拟。 2apR7  
 元件厚度对应于层厚度12.656μm。 {/G~HoY1i  
 折射率调制由采样x/y调制介质模拟。
Fg<$;p  
T%Xl(.Ft  
}.ZX.qYX  
#qY`xH'>  
 基材丙烯酸的离散数据应该从miscellaneous材料目录中加载。 ?U.+SQ  
 折射率调制的数据阵列必须设置到介质中。 hAtf)  
 应该选择像素化折射率调制。 B-PN +P2  
G vMhgG=D  
r18eu B%  
 优化的GRIN介质是周期性结构。 只优化和指定一个单周期。 U8qb2'a8  
 介质必须切换到周期模式。周期是1.20764μm×1.20764μm。 8)HUo?/3  
ste0:.*qb  
6.通过GRIN介质传播 :,%~R2  
[E<NEl *  
b{JcV  
} M-^A{C\%  
 通过折射率调制层传播的传播模型: N|-M|1w96  
- 薄元近似 ekC 1wN l  
- 分步光束传播方法。 &7_xr.c7  
 对于这个案例,薄元近似足够准确。 K8M[xaI@  
 在传播面板上选择传播方法,并且编辑传播设置。 69ZGdN  
 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)。 %^tKt  
/ap3>xkt  
7.模拟结果 a)w *  
角强度分布
(参见Sc563_GRIN_Diffuser_3.lpd)
4H'\nsM  
.anXsjD%W  
8.结论 @-=0T!/  
0'q&7 MV  
 VirtualLab Fusion支持设计GRIN衍射光学元件和全息图。 \6A Yx[|  
 优化的GRIN元件可以生成任意的二维强度分布。 OQ>8Q`  
 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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