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    [分享]设计和分析GRIN扩散器（完整） [复制链接]

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    只看楼主 倒序阅读 楼主  发表于: 2020-11-05
    教程565（1.0） ADDpm-]  
    7E'C o|  
    1.模拟任务 I{ $|Ed1  
     1/HZY0em  
     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。 DzEixE-  
     设计包括两个步骤： JC-L80-  
    - 设计相位函数来生成一个角谱Top Hat分布。 wP i=+  
    - 基于相位调制来计算对应的折射率调制。 n3w2&  
     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。 Sn]A0J_  
    5`J. ic  
    y? g7sLDc  
    照明光束参数 d?>sy\{2  
    ]!QeJ'BLM  
    T&%>/7I>  
    波长：632.8nm a Sj$62G"  
    激光光束直径（1/e2）：700um
     0M"E6z)9  
    H>B:jJf  
    理想输出场参数 bCsQWsj^NW  
    'D bHXS7N  
    L2N/DB'{  
    直径：1° PHoW|K_e  
    分辨率：≤0.03° 8LL);"$  
    效率：>70% ~(c<ioIf  
    杂散光：<20% 0Z\fK>yw  
     f%af.cR*  
    "^\4xI  
    2.设计相位函数 ~I'h iV^-  
    v1: 5 r  
    g7F>o76M  
    {974m` 5  
     相位的设计请参考会话编辑器 @"6BvGU2s  
     Sc563_GRIN_Diffuser_1.seditor和优化文档Sc563_GRIN_Diffuser_2.dp。 @!-= :<h  
     设计没有离散相位级的phase-only传输。 ,^3D"Tky  
     61]6N;kJ;  
    3.计算GRIN扩散器 NXV%j},>  
     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。 *{ .u\BL5  
     最大折射率调制为△n=+0.05。 e2;"> tp6?  
     最大层厚度如下： g+f{I'j  
    ]}9EBf  
    4.计算折射率调制 mU*GcWbc+  
    X(8 ]9  
    从IFTA优化文档中显示优化的传输 (GZm+?  
    k;%}%"EVZ  
     将传输相位转变为实部，通过函数Manipulation→Field Quantity Operations→Move→Phase to Real。 2$jY_{B+x  
    :Qf^@TS}O  
    d{0>R{uac  
     生成正向函数，通过Manipulation→Amplitude/Real Part Manipulation→Lift Positive函数。 E\ QSU88^  
    A2B&X}K|U  
    iVFn t!  
     乘以最大调制折射率（0.05），通过Manipulation→Operation with Constant→Multiply Constant函数。 bBZvL  
     j"f ]pzg&  
    1$c*/Tc:E  
     将数据转换成数据阵列：Manipulation→Create Numerical Data Array（参见下一张）。 ;m\E9ple  
    NoMEe<  
    o;"!#Z 1SJ  
    w^r*qi"  
     数据阵列可用于存储折射率调制。 Dhq7qz  
     选择在下一个对话框中将实部转化为一个数据阵列图。 ;$86.2S>B  
     插值应该设置为Nearest Neighbor来得到一个像素化折射率调制。 y&iLhd!p  
    R^D~ic N  
    5.X/Y采样介质     }!2|*Y  
    BYu|loc  
     p.zU9rID  
     GRIN扩散器层将由双界面元件模拟。 ieObo foD  
     这个元件可以在平面层和任意折射率调制之间进行模拟。 ~Su>^T(?-  
     元件厚度对应于层厚度12.656μm。 J?%Z7&/M>  
     折射率调制由采样x/y调制介质模拟。 Y*4\K%e(  
    r8@:Ko= a  
    ^E5Xpza  
    ,]o32@   
     基材丙烯酸的离散数据应该从miscellaneous材料目录中加载。 iXBc ~S  
     折射率调制的数据阵列必须设置到介质中。 @#sQ7eMoy  
     应该选择像素化折射率调制。 _wm"v19  
    '*K/K],S]  
    +^`c" qJo  
     优化的GRIN介质是周期性结构。 1,4kw~tA  
     只优化和指定一个单周期。 ~jJu*s$?  
     介质必须切换到周期模式。周期是 w2 CgEJ %  
    1.20764μm×1.20764μm。     "ibKi=  
    M[N|HsI8?  
    6.通过GRIN介质传播 )\t#e`3  
    !DLIIKO78  
    _))_mxV{  
    S0\:1B  
     通过折射率调制层传播的传播模型： t@b';Cuv  
    - 薄元近似 @UD6qA  
    - 分步光束传播方法。 yBeSvsm  
     对于这个案例，薄元近似足够准确。 R\6#J0&Y-  
     在传播面板上选择传播方法，并且编辑传播设置。 9erTb?@S  
     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）。 ='>k|s:  
     ,)%nLc  
    7.模拟结果 KWM.b"WnXr  
    @aI`ru+a  
    角强度分布
    （参见Sc563_GRIN_Diffuser_3.lpd）
    he 9qWL&^G  
    8.结论 %]d^B |  
     }(ot IqE  
     VirtualLab Fusion支持设计GRIN衍射光学元件和全息图。 OfIml.  
     优化的GRIN元件可以生成任意的二维强度分布。 }KJ/WyYW  
     可以模拟通过x/y平面上任意调制的介质中的光传播。 Zb3E-'G+  
    ?f:FmgQk  
     )J5(M`  
    QQ：2987619807 `}s)0 /}6  
     
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