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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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    光币
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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） 5U[m]W=B  
    .EJo 9s'  
    1.模拟任务 6_`9 4+  
     7noxUGmFw  
     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。 }=.:bwX5  
     设计包括两个步骤： )$[.XKoT  
    - 设计相位函数来生成一个角谱Top Hat分布。 y8j wfO3  
    - 基于相位调制来计算对应的折射率调制。 l] -mdq/C  
     设计相位函数是基于案例DO.002。在开始设计一个梯度折射率扩散器之前，我们迫切地推荐您先阅读这个案例。 ~4e4G yx c  
    Yyl(<,Yi  
    sFh mp  
    照明光束参数 Tw^b!74gq  
    4hRc,Vq  
    rVo0H.+N)`  
    波长：632.8nm v(5zSo  
    激光光束直径（1/e2）：700um
     6Z2a5zO8  
    NGsG4y^g?z  
    理想输出场参数 ;- ~}g7$  
    vUtA@  
    3zdm-5R.b  
    直径：1° -+9,RtHR7  
    分辨率：≤0.03° >93I|C|  
    效率：>70% (MfPu8j  
    杂散光：<20% IIrp-EMXJ  
     g9N_s,3jC  
    b/>L}/^PM  
    2.设计相位函数 fa~4+jx>S  
    }:6$5/?  
    IEbk_-h[  
    Pra,r9h,  
     相位的设计请参考会话编辑器 J. %%]-f=&  
     Sc563_GRIN_Diffuser_1.seditor和优化文档Sc563_GRIN_Diffuser_2.dp。 =8Bq2.nlR  
     设计没有离散相位级的phase-only传输。  D`Tx,^E  
     zh{:zT)(1  
    3.计算GRIN扩散器 HN7C+e4U~  
     GRIN扩散器应该包含一个1mm厚度石英玻璃作为基板，和一个折射率调制的丙烯酸薄层。 /j}"4_. 8  
     最大折射率调制为△n=+0.05。 tQTVP2:Y  
     最大层厚度如下： ~57.0?IK  
    uH"W07  
    4.计算折射率调制 25bLU?x5B  
    9^D5Sl$g  
    从IFTA优化文档中显示优化的传输 \piHdVD  
    K<#Q;(SFU  
     将传输相位转变为实部，通过函数Manipulation→Field Quantity Operations→Move→Phase to Real。 @fjVCc;  
    }iOFB&)w  
    2m! T .$  
     生成正向函数，通过Manipulation→Amplitude/Real Part Manipulation→Lift Positive函数。 1/hk3m(C  
    [ \41  
    P&3Z,f0  
     乘以最大调制折射率（0.05），通过Manipulation→Operation with Constant→Multiply Constant函数。 {Z~5#<t  
     a,>`ab%>  
    c5vi Y|C^  
     将数据转换成数据阵列：Manipulation→Create Numerical Data Array（参见下一张）。 "$@Wy,yp  
    }VetaO2*  
    %d%$jF`  
    iS/faXe5  
     数据阵列可用于存储折射率调制。 .|Ee,Un  
     选择在下一个对话框中将实部转化为一个数据阵列图。 `XmT)C  
     插值应该设置为Nearest Neighbor来得到一个像素化折射率调制。 \DDR l{  
    ZKk*2EK]2z  
    5.X/Y采样介质     G\\0N^v  
    ?WD JWp%  
    ~a5-xWEZ  
     GRIN扩散器层将由双界面元件模拟。 KV1/!r+*  
     这个元件可以在平面层和任意折射率调制之间进行模拟。 &@&0n)VTd  
     元件厚度对应于层厚度12.656μm。 4/_@F>I_  
     折射率调制由采样x/y调制介质模拟。 =&9x}4`;%  
    MPS{MGVjbJ  
    >I*Qc<X91  
    @ +iO0?f  
     基材丙烯酸的离散数据应该从miscellaneous材料目录中加载。 ..Dr?#Cr  
     折射率调制的数据阵列必须设置到介质中。 rhr(uCp/  
     应该选择像素化折射率调制。 =W*Js%4  
    Ok/U"N-  
    cVR#\OM  
     优化的GRIN介质是周期性结构。  + f+#W  
     只优化和指定一个单周期。 _--kK+rU  
     介质必须切换到周期模式。周期是 i wFI lJ@  
    1.20764μm×1.20764μm。     "3\C;B6I  
    S8S<>W  
    6.通过GRIN介质传播 Q,AM<\S  
    7K.in3M(  
    >}?4;:.=  
    +^@;J?O  
     通过折射率调制层传播的传播模型： JiXkW%  
    - 薄元近似 zA<Hj;9SM  
    - 分步光束传播方法。 @/DHfs4O  
     对于这个案例，薄元近似足够准确。 `3QAXDWE  
     在传播面板上选择传播方法，并且编辑传播设置。 >^U$2P  
     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）。 S1`;2mAf*  
     A/xo'G  
    7.模拟结果 $@ R[$/  
     Ie<`WU K  
    角强度分布
    （参见Sc563_GRIN_Diffuser_3.lpd）
    9^AfT>b~f  
    8.结论 0=,vdT  
     gPA), NrN  
     VirtualLab Fusion支持设计GRIN衍射光学元件和全息图。 Z: e|~#  
     优化的GRIN元件可以生成任意的二维强度分布。 -weCdTY`X  
     可以模拟通过x/y平面上任意调制的介质中的光传播。 @ff83Bg  
    ~"t33U6  
     .&Q'aOg  
    QQ：2987619807 k`u:Cz#aB  
     
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