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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 t2Q40' `  
Lf`LFPKb  
 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。 I<PKwT/?  
 设计包括两个步骤: //9Ro"  
- 设计相位函数来生成一个角谱Top Hat分布。 !Bcd\]q  
- 基于相位调制来计算对应的折射率调制。 T1sb6CT  
 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。 ~<!b}Hv  
5v<X-8"  
mltG4R ?  
照明光束参数 Z#0hh%E"|y  
lv\C(^mGq  
" lar~  
波长:632.8nm 6EfGJq  
激光光束直径(1/e2):700um
+0lvQVdp}  
Wyh   
理想输出场参数 p^S]O\;M7  
oNH&VHjU  
Z:7X=t =  
直径:1° = zJY5@^'7  
分辨率:≤0.03° G$FNofQx  
效率:>70% Hry*.s -  
杂散光:<20% O {u^&V]  
vF,\{sgW  
=23JE'^=  
2.设计相位函数 S,A\%:Va  
ZtG5vdf  
 (o`"s~)  
1xAZ0X#  
 相位的设计请参考会话编辑器 )Nv$ SH  
 Sc563_GRIN_Diffuser_1.seditor和优化文档Sc563_GRIN_Diffuser_2.dp。 iF:`rIC  
 设计没有离散相位级的phase-only传输。 kH$)0nK  
X$z@ *3=  
3.计算GRIN扩散器 wa/ :JE  
 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。 U6SgV 8  
 最大折射率调制为△n=+0.05。 ^D` ARH  
 最大层厚度如下: BfQRw>dZ"{  
E5@U~|V[  
4.计算折射率调制 K& / rzs-  
Ip_S8 ;;  
从IFTA优化文档中显示优化的传输 B]jI^( P  
^}nz^+R  
 将传输相位转变为实部,通过函数Manipulation→Field Quantity Operations→Move→Phase to Real。 P){F2&!P  
0{u31#0j  
+o&&5&HR  
 生成正向函数,通过Manipulation→Amplitude/Real Part Manipulation→Lift Positive函数。 n$>E'oG2 t  
eyPh^c]?`8  
zyey5Z:7  
 乘以最大调制折射率(0.05),通过Manipulation→Operation with Constant→Multiply Constant函数。 +Ja9p  
r2,AZ+4FP  
7k beAJ+{  
 将数据转换成数据阵列:Manipulation→Create Numerical Data Array(参见下一张)。 r[ 2N;U  
6uWzv~!*D  
f?xc-lX5R  
&Uqm3z?v  
 数据阵列可用于存储折射率调制。 hN% h.;s  
 选择在下一个对话框中将实部转化为一个数据阵列图。 doJ\7c5uU  
 插值应该设置为Nearest Neighbor来得到一个像素化折射率调制。 Gp6|0:2,L~  
=l%"Om*A  
5.X/Y采样介质 9n][#I)a3  
4.@gV/U(|  
P=ARttT`(  
 GRIN扩散器层将由双界面元件模拟。 bvM\Qzc!<3  
 这个元件可以在平面层和任意折射率调制之间进行模拟。 TM sEHd  
 元件厚度对应于层厚度12.656μm。 ~c8Z9[QW  
 折射率调制由采样x/y调制介质模拟。
W/Rb7q4v  
]A*v\Qy  
/*B^@G|]'  
t-#Y6U}b+  
 基材丙烯酸的离散数据应该从miscellaneous材料目录中加载。 NNUm=g^  
 折射率调制的数据阵列必须设置到介质中。 >{_`J  
 应该选择像素化折射率调制。 C`|'+  
9p,<<5{  
DkO>?n:-C  
 优化的GRIN介质是周期性结构。 只优化和指定一个单周期。 &^-quzlZ  
 介质必须切换到周期模式。周期是1.20764μm×1.20764μm。 RU`m|<  
1EW-%GQO  
6.通过GRIN介质传播 4%5H<:V7  
\ ]AsL&  
lqC a%V  
}^J&D=J5V  
 通过折射率调制层传播的传播模型: B@w Q [  
- 薄元近似 XWo=?(iA  
- 分步光束传播方法。 eit>4xMu  
 对于这个案例,薄元近似足够准确。 8e_ITqV%  
 在传播面板上选择传播方法,并且编辑传播设置。 ^:0NKq\  
 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)。 7 R1;'/;  
GvQ|+vC  
7.模拟结果 sePOW#|  
角强度分布
(参见Sc563_GRIN_Diffuser_3.lpd)
|0Kj0u8T  
z_XI,u}  
8.结论 ,nO:Pxn|  
h 9V9.'  
 VirtualLab Fusion支持设计GRIN衍射光学元件和全息图。 N"~P` H![x  
 优化的GRIN元件可以生成任意的二维强度分布。 54 8w v  
 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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