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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 ;EQ7kuJQ?  
yoH,4,!G  
 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。 K3k{q90   
 设计包括两个步骤: u|cP&^S  
- 设计相位函数来生成一个角谱Top Hat分布。 #$ 4g&8  
- 基于相位调制来计算对应的折射率调制。 tb4^+&.GS  
 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。 C55Av%-=  
Ab6R ?mUM  
jyB Ys& v  
照明光束参数 sYbmL`{  
qrf90F)  
x\oSD1t,  
波长:632.8nm G@txX '  
激光光束直径(1/e2):700um
g`C\pdX"B  
6qSsr]  
理想输出场参数 7,zE?KG /  
t.#ara{  
^YJ%^P  
直径:1° oL~?^`cGZ  
分辨率:≤0.03° 2u$rloc$b  
效率:>70% *M/ :W =,t  
杂散光:<20% >p'{!k  
 |nfMoUI  
,m8mh)K?0>  
2.设计相位函数 >}:  
gD2P)7:  
0Py*%}r1  
"n_X4e+18P  
 相位的设计请参考会话编辑器 u 7:Iv  
 Sc563_GRIN_Diffuser_1.seditor和优化文档Sc563_GRIN_Diffuser_2.dp。 IdM~' Q>\  
 设计没有离散相位级的phase-only传输。 wr5v-_7r,  
[8~P Pc^  
3.计算GRIN扩散器 T.jCF~%7F  
 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。 Nv^b yWqu  
 最大折射率调制为△n=+0.05。 je5[.VTM  
 最大层厚度如下: ^qzH(~g{M  
K?Sy ?Kz  
4.计算折射率调制 ,Ha<lU2K  
&B ]1 VZUp  
从IFTA优化文档中显示优化的传输 e^'|<0J  
Z&79: 9=#>  
 将传输相位转变为实部,通过函数Manipulation→Field Quantity Operations→Move→Phase to Real。 [2Zl '+  
RD46@Q`  
k?$I4&|5Nt  
 生成正向函数,通过Manipulation→Amplitude/Real Part Manipulation→Lift Positive函数。 k<5g  
T2 S fBs  
|-;VnC&UY  
 乘以最大调制折射率(0.05),通过Manipulation→Operation with Constant→Multiply Constant函数。 ]x{.qTtw  
}8PO m#  
tt#dO@G#Fe  
 将数据转换成数据阵列:Manipulation→Create Numerical Data Array(参见下一张)。 QZtQogNy#  
Kk*8  
TkJ[N4'0  
#?V rt,n  
 数据阵列可用于存储折射率调制。 h[&"KA  
 选择在下一个对话框中将实部转化为一个数据阵列图。  dOa9D  
 插值应该设置为Nearest Neighbor来得到一个像素化折射率调制。 =~k c7f{  
G[`1Yw$  
5.X/Y采样介质 J/O{x  
=#v? }JG  
z DU=2c4W9  
 GRIN扩散器层将由双界面元件模拟。 9Msy=qvYG  
 这个元件可以在平面层和任意折射率调制之间进行模拟。 <N1wET-  
 元件厚度对应于层厚度12.656μm。 l#`G4Vf  
 折射率调制由采样x/y调制介质模拟。
I/%v`[  
T N1pg  
u*TC8!n  
Yj#tF}nPC  
 基材丙烯酸的离散数据应该从miscellaneous材料目录中加载。 ;AE-=/<  
 折射率调制的数据阵列必须设置到介质中。 }f]Y^>-Ux  
 应该选择像素化折射率调制。 OQ7 `n<I<)  
8AX_y3$  
7/ ?QZN  
 优化的GRIN介质是周期性结构。 只优化和指定一个单周期。 <^'{=A>  
 介质必须切换到周期模式。周期是1.20764μm×1.20764μm。 LP=j/qf|  
fT|A^  
6.通过GRIN介质传播 W*t] d  
;4[[T%&v  
i=cST8!8N  
X!p`|i  
 通过折射率调制层传播的传播模型: FO5a<6  
- 薄元近似 aL( hWE  
- 分步光束传播方法。 sVK?sBs]  
 对于这个案例,薄元近似足够准确。 USEb} M`  
 在传播面板上选择传播方法,并且编辑传播设置。 iN[x *A|h  
 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)。 B*,)@h  
w?8SQI,~X  
7.模拟结果 pYx,*kG:HW  
角强度分布
(参见Sc563_GRIN_Diffuser_3.lpd)
) ](ls@*  
xwf-kwF8^  
8.结论 ,-4NSli  
<;6{R#Tuh  
 VirtualLab Fusion支持设计GRIN衍射光学元件和全息图。 pA6KiY&  
 优化的GRIN元件可以生成任意的二维强度分布。 jYFJk&c  
 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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