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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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    离线infotek
    科学家
     
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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） &'"dYZj{  
    M-zqD8D  
    1.模拟任务 7*(K%e"U  
     ~vV+)KI  
     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。 hOR1R B  
     设计包括两个步骤： /|WBk}  
    - 设计相位函数来生成一个角谱Top Hat分布。 \:Z8"~G  
    - 基于相位调制来计算对应的折射率调制。 s0/y> ok  
     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。 \xjI=P'-25  
    ;R*tT%Z,  
    2@>#?c7  
    照明光束参数 3Bbd2[<W  
    PwS7!dzH-  
    qt=nN-AC(  
    波长：632.8nm 3Q2z+`x'  
    激光光束直径（1/e2）：700um
     (dHil#l  
    I.{%e;Reg  
    理想输出场参数 .2x`Fj;o1  
    &H:2TL!  
    Ry`Y +  
    直径：1° u iR[V~  
    分辨率：≤0.03° qMmhVUx  
    效率：>70% _qjkiKm?1F  
    杂散光：<20% '"]QAj?N  
     >*"1`vcxF  
    {(_>A\zi  
    2.设计相位函数 dw3H9(-lp  
    !BEl6h  
    C7_nA:Rc  
    @!,W]?{  
     相位的设计请参考会话编辑器 T3In0LQ  
     Sc563_GRIN_Diffuser_1.seditor和优化文档Sc563_GRIN_Diffuser_2.dp。 uU!}/mbo  
     设计没有离散相位级的phase-only传输。 =S<E[D{V`  
     sG:tyvln  
    3.计算GRIN扩散器 C o,"  
     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。 !w{(}n2Wq  
     最大折射率调制为△n=+0.05。 W3]?>sLE*  
     最大层厚度如下： 6rh^?B  
    ;, ^AR{+x  
    4.计算折射率调制 KCi0v  
    18AlQ+')?w  
    从IFTA优化文档中显示优化的传输 U@"f(YL+"  
    25/M2u?  
     将传输相位转变为实部，通过函数Manipulation→Field Quantity Operations→Move→Phase to Real。 8=WX`*-uH  
    FV5~sy  
    U^d!*9R  
     生成正向函数，通过Manipulation→Amplitude/Real Part Manipulation→Lift Positive函数。 hZ UnNQ  
    ;C~:C^Q\H  
    hs?cV)hDS  
     乘以最大调制折射率（0.05），通过Manipulation→Operation with Constant→Multiply Constant函数。 3<X*wVi)NN  
     O%m>4OdH  
    jI45X22j  
     将数据转换成数据阵列：Manipulation→Create Numerical Data Array（参见下一张）。 MBO>.M$B  
    fB`7f $[  
    l]F)]>AE  
    a"whg~  
     数据阵列可用于存储折射率调制。 i1DJ0xC]  
     选择在下一个对话框中将实部转化为一个数据阵列图。 e)2w&2i`(F  
     插值应该设置为Nearest Neighbor来得到一个像素化折射率调制。 j[Oh>yG  
    u8b^DB#+W  
    5.X/Y采样介质     D:fLQ8a  
    K%3{a=1  
    z~\Y*\f^Y3  
     GRIN扩散器层将由双界面元件模拟。 2M*84oh8P  
     这个元件可以在平面层和任意折射率调制之间进行模拟。 y9X1X{  
     元件厚度对应于层厚度12.656μm。 0%;y'd**Ck  
     折射率调制由采样x/y调制介质模拟。 E2( {[J  
    xL\R-H^c]  
    =O'>H](Q  
    #Y<(7  
     基材丙烯酸的离散数据应该从miscellaneous材料目录中加载。 dobqYd4`  
     折射率调制的数据阵列必须设置到介质中。 M:cW/&ZJ  
     应该选择像素化折射率调制。 gYW  
    U_ *K%h\m  
    \@F!h8e4  
     优化的GRIN介质是周期性结构。 /4Jm]"  
     只优化和指定一个单周期。 |>jlmaV  
     介质必须切换到周期模式。周期是 Ztj~Q9mu  
    1.20764μm×1.20764μm。     M}qrF~   
    cB|Rj}40v  
    6.通过GRIN介质传播 ),&tF_z:  
    OE5JA8/H  
    sX|bp)Nw  
    &v.Nj9{zi  
     通过折射率调制层传播的传播模型： Gu5%Pou  
    - 薄元近似 T5? eb"  
    - 分步光束传播方法。 BiCC72oig  
     对于这个案例，薄元近似足够准确。 ?b3({P  
     在传播面板上选择传播方法，并且编辑传播设置。 } TsND6Ws3  
     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）。 RinaGeim  
     ,,CheRO  
    7.模拟结果 2t 1u{  
    #*x8)6Ct  
    角强度分布
    （参见Sc563_GRIN_Diffuser_3.lpd）
    G_)(?  
    8.结论   7)  
     W B7gY\Y&M  
     VirtualLab Fusion支持设计GRIN衍射光学元件和全息图。  Mt   
     优化的GRIN元件可以生成任意的二维强度分布。 P"ATqQG%D  
     可以模拟通过x/y平面上任意调制的介质中的光传播。 6}^6+@LG  
    V jZx{1kCR  
     {5J: ]{p  
    QQ：2987619807 }8)iFP&"  
     
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