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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
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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） Vdyx74xX  
    e#{L ~3  
    1.模拟任务 Pw1H) <X  
     <h0ptCB  
     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。 6h8NrjX  
     设计包括两个步骤： 5J3kQ;5Q?  
    - 设计相位函数来生成一个角谱Top Hat分布。 tJ3s#q6  
    - 基于相位调制来计算对应的折射率调制。 ?Kf@/jv  
     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。 6Wp:W1E{`  
    B9\o:eY  
    VNPd L  
    照明光束参数 ST.W{:X   
    >48Y-w  
    VtFh1FDI\  
    波长：632.8nm j+seJg<_  
    激光光束直径（1/e2）：700um
     B[h9epU]K  
    cFQa~  
    理想输出场参数 \GP c_m:qL  
    Atw^C+"vW&  
    =r8(9:F!  
    直径：1° 54&2SU$kx  
    分辨率：≤0.03° Joj8'  
    效率：>70% /8R1$7  
    杂散光：<20% /@e\I0P^  
     C:cu1Y9  
    z /=v@@tj  
    2.设计相位函数 !b=$FOC>  
    7)#/I  
    J4; ".Y=  
    "G:>}cs%?  
     相位的设计请参考会话编辑器 Qfi5fp=f  
     Sc563_GRIN_Diffuser_1.seditor和优化文档Sc563_GRIN_Diffuser_2.dp。 !)]3 @$#  
     设计没有离散相位级的phase-only传输。 |@nXlZE  
     j!/(9*\  
    3.计算GRIN扩散器 TvR2lP  
     GRIN扩散器应该包含一个1mm厚度石英玻璃作为基板，和一个折射率调制的丙烯酸薄层。 Lb/_ULo6-V  
     最大折射率调制为△n=+0.05。 2UquN0  
     最大层厚度如下： # L R[6l  
    ^C{a'  
    4.计算折射率调制 Oh: -Y]m=  
    ohl%<FqS  
    从IFTA优化文档中显示优化的传输 +TX]~k79Oq  
    /k,p]/e  
     将传输相位转变为实部，通过函数Manipulation→Field Quantity Operations→Move→Phase to Real。 "%Ak[04'  
    }e$);A|  
    s_N!6$tS   
     生成正向函数，通过Manipulation→Amplitude/Real Part Manipulation→Lift Positive函数。 s*@.qN  
    o2L/8q.  
    6SwHl_2%  
     乘以最大调制折射率（0.05），通过Manipulation→Operation with Constant→Multiply Constant函数。 6pse @x?  
     LO229`ARr|  
    )yk LUse+  
     将数据转换成数据阵列：Manipulation→Create Numerical Data Array（参见下一张）。 \BDNF< _  
     E=E  
    C-7.Sa  
    M;OYh  
     数据阵列可用于存储折射率调制。 i || /=ai  
     选择在下一个对话框中将实部转化为一个数据阵列图。 uIu0"pv`x  
     插值应该设置为Nearest Neighbor来得到一个像素化折射率调制。 Onl:eG;@  
    03xQ%"TU<  
    5.X/Y采样介质     %K%z<R8  
    %`~8j H@  
    :;EzvRy  
     GRIN扩散器层将由双界面元件模拟。 Hd:ZE::Q'#  
     这个元件可以在平面层和任意折射率调制之间进行模拟。 LX8vVj8K  
     元件厚度对应于层厚度12.656μm。 %$08*bAtB7  
     折射率调制由采样x/y调制介质模拟。 A-<qr6q  
    ``={FaV~m  
     `@p*1  
    I'!KWpYJT  
     基材丙烯酸的离散数据应该从miscellaneous材料目录中加载。 @`3)?J[w  
     折射率调制的数据阵列必须设置到介质中。 Y#G '[N>  
     应该选择像素化折射率调制。 5ZPl`[He  
    #Jn_"cCRLx  
    pq@ad\8  
     优化的GRIN介质是周期性结构。 gaJS6*P#  
     只优化和指定一个单周期。 L6FUC6x"  
     介质必须切换到周期模式。周期是 jooh`| `P  
    1.20764μm×1.20764μm。     |Q{l ]D  
    "_^FRz#h  
    6.通过GRIN介质传播 _K8-O>I "  
    ]}9EBf  
    ?#W>^Za=  
    <J- aq;p  
     通过折射率调制层传播的传播模型： u5lj+?  
    - 薄元近似 d;>:<{z@CD  
    - 分步光束传播方法。 ?p5Eo{B  
     对于这个案例，薄元近似足够准确。 2$jY_{B+x  
     在传播面板上选择传播方法，并且编辑传播设置。 :Qf^@TS}O  
     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）。 h"[ ][  
     4m~\S)ad  
    7.模拟结果 k&Sg`'LG8  
    /HLQ  
    角强度分布
    （参见Sc563_GRIN_Diffuser_3.lpd）
    sh0O~%]g  
    8.结论 j"f ]pzg&  
     1$c*/Tc:E  
     VirtualLab Fusion支持设计GRIN衍射光学元件和全息图。 ;m\E9ple  
     优化的GRIN元件可以生成任意的二维强度分布。 7JujU.&{6  
     可以模拟通过x/y平面上任意调制的介质中的光传播。 '+`CwB2  
    @x)z" )>  
     1 @/+ c  
    QQ：2987619807 %o5GD  
     
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