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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 hUi5~;Q5Fi  
yWc%z6dXC  
 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。 8M3DG=D  
 设计包括两个步骤: QN#Lbsd  
- 设计相位函数来生成一个角谱Top Hat分布。 ,?K5/3ss  
- 基于相位调制来计算对应的折射率调制。 R ^@`]dX$  
 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。 XH0Vs.w  
l8Yr]oNkz  
WM$Z?CN%KB  
照明光束参数 Vd.XZ*}r*  
[G+@[9hn%  
h+q#|N  
波长:632.8nm 7]5+%[Dg!  
激光光束直径(1/e2):700um
*.$ov<E.  
w5-^Py  
理想输出场参数 WzdlrkD  
.,thdqOO  
='Oxy  
直径:1° g-x;a0MQx  
分辨率:≤0.03° DKlHXEt>  
效率:>70% #"C* dNAB  
杂散光:<20% jtpk5 fJB  
qncZpXw^  
1G(wESe  
2.设计相位函数 \8{Tj54NA  
02^\np  
- 3<&sTR  
w3fD6$  
 相位的设计请参考会话编辑器 (/> yfL]J  
 Sc563_GRIN_Diffuser_1.seditor和优化文档Sc563_GRIN_Diffuser_2.dp。 )zP"Uuu  
 设计没有离散相位级的phase-only传输。 ](ztb)  
URh5ajoR%  
3.计算GRIN扩散器 Ra~:O\Z  
 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。 (a,`Y.  
 最大折射率调制为△n=+0.05。 ``Um$i~e%  
 最大层厚度如下: >Zf*u;/dW$  
*:l$ud  
4.计算折射率调制 (d <pxx  
N0 t26| A  
从IFTA优化文档中显示优化的传输 v!mP9c j  
FFN.9[Ly  
 将传输相位转变为实部,通过函数Manipulation→Field Quantity Operations→Move→Phase to Real。 lm'.G99{  
7` XECIh  
hB:+_[=Kj.  
 生成正向函数,通过Manipulation→Amplitude/Real Part Manipulation→Lift Positive函数。 #TP Y%  
ryd}-_LL  
=Y3d~~  
 乘以最大调制折射率(0.05),通过Manipulation→Operation with Constant→Multiply Constant函数。 Y(R],9h8  
pAEJ=Te  
lnxA/[`a  
 将数据转换成数据阵列:Manipulation→Create Numerical Data Array(参见下一张)。 ~vR<UQz  
b\t@vMJ  
F<6{$YI  
i)ibDrX!I  
 数据阵列可用于存储折射率调制。 r^\Wo7q  
 选择在下一个对话框中将实部转化为一个数据阵列图。 R?*-ZI[>w  
 插值应该设置为Nearest Neighbor来得到一个像素化折射率调制。 ?N%5c%oF  
Ujly\ix`  
5.X/Y采样介质 :~,akX$  
4T<dI6I0  
~1{~iB2G  
 GRIN扩散器层将由双界面元件模拟。 {\= NZ\  
 这个元件可以在平面层和任意折射率调制之间进行模拟。 y+VR D  
 元件厚度对应于层厚度12.656μm。 @qsOWx`l$  
 折射率调制由采样x/y调制介质模拟。
><@& &u.  
3'`X_C|d53  
<DdzDbgax  
IZ_ B $mo  
 基材丙烯酸的离散数据应该从miscellaneous材料目录中加载。 dnX^?  
 折射率调制的数据阵列必须设置到介质中。 ZOzyf/?.  
 应该选择像素化折射率调制。 |VoYFoiQ  
Fg^zz*e  
"\1V^2kMr  
 优化的GRIN介质是周期性结构。 只优化和指定一个单周期。 3dI(gm6  
 介质必须切换到周期模式。周期是1.20764μm×1.20764μm。 v-Uz,3  
VzFzVeJ  
6.通过GRIN介质传播 0h2MmI#  
,PyPRPk  
O$peCv   
pvd9wKz  
 通过折射率调制层传播的传播模型: q/YO5>s15  
- 薄元近似 nHF  
- 分步光束传播方法。 AzBpQb*  
 对于这个案例,薄元近似足够准确。 e-o$bf%  
 在传播面板上选择传播方法,并且编辑传播设置。 o&:n>:im  
 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)。 C)s*1@af  
["?WVXCF8|  
7.模拟结果 #9hSo  
角强度分布
(参见Sc563_GRIN_Diffuser_3.lpd)
j: B,K.:  
+&TcTu#.`  
8.结论 }A_>J7w  
v&ZI<Xt+  
 VirtualLab Fusion支持设计GRIN衍射光学元件和全息图。 L`Q9-#Y  
 优化的GRIN元件可以生成任意的二维强度分布。 |=}v^o ZC  
 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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