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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） uZ*;%y nQ  
    rz0~W6 U  
    1.模拟任务 3B95t-  
     k0.|%0?K  
     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。 E`.dU<8HE  
     设计包括两个步骤： x]6OE]]8L  
    - 设计相位函数来生成一个角谱Top Hat分布。 a%DnRkRr  
    - 基于相位调制来计算对应的折射率调制。 x7 jE Ns )  
     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。 H `Fe |6I&  
    !u@e^J{Ao  
    SN O'*?  
    照明光束参数 +/*,%TdQ4  
    QcG4~DEX4  
    he;;p="!*  
    波长：632.8nm 7a 4G:  
    激光光束直径（1/e2）：700um
     ?)k;.<6  
    9.f/d4  
    理想输出场参数 W #E-vi+l  
    2ku\R7  
    -L(F:  
    直径：1° ZFh2v]|!  
    分辨率：≤0.03° 8@ck" LUzD  
    效率：>70% !T02@e/  
    杂散光：<20% Au08k}h<G  
     yhg^1l|t,  
    , }O>,AU  
    2.设计相位函数 Y ## ftQ  
    zl\mBSBx"  
    XfmPq'#Z  
    w N9I )hB  
     相位的设计请参考会话编辑器 }2;~':Mklz  
     Sc563_GRIN_Diffuser_1.seditor和优化文档Sc563_GRIN_Diffuser_2.dp。 `=8g%O|T  
     设计没有离散相位级的phase-only传输。 9 m MPkgc  
     ;QQLYT  
    3.计算GRIN扩散器 gtWJR  
     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。 ^@e4m O  
     最大折射率调制为△n=+0.05。 gH5E+J_$  
     最大层厚度如下： mnswG vY  
    ZG>I[V'p=  
    4.计算折射率调制 deO/`  
    ~]P_Yd-|  
    从IFTA优化文档中显示优化的传输 ~#+ Hhc(  
    7(AB5.O  
     将传输相位转变为实部，通过函数Manipulation→Field Quantity Operations→Move→Phase to Real。  Ew1> m'  
    #@Yw]@5M  
    $TS4YaJ%  
     生成正向函数，通过Manipulation→Amplitude/Real Part Manipulation→Lift Positive函数。 VJ;4~WgBz  
    4`Qu+&4J  
    CEjMHP$=  
     乘以最大调制折射率（0.05），通过Manipulation→Operation with Constant→Multiply Constant函数。 OI</o0Ca  
     Ub!MyXd{q  
    :clMO|  
     将数据转换成数据阵列：Manipulation→Create Numerical Data Array（参见下一张）。 Xl^=&!S>me  
    j4>1a   
    9T#d.c24  
    )OxcJPo  
     数据阵列可用于存储折射率调制。 3(l^{YC+[7  
     选择在下一个对话框中将实部转化为一个数据阵列图。 ~YO99PP  
     插值应该设置为Nearest Neighbor来得到一个像素化折射率调制。 X8aNl"x  
    *T0{ yI  
    5.X/Y采样介质     }DiMt4!ZC!  
    n 5h4]u  
    q_K8vGm4e  
     GRIN扩散器层将由双界面元件模拟。 M:i;;)cq  
     这个元件可以在平面层和任意折射率调制之间进行模拟。 F3j#NCuO=z  
     元件厚度对应于层厚度12.656μm。 ^F/gJ3_;  
     折射率调制由采样x/y调制介质模拟。 53X H|Ap  
    bC{1LY0  
     >sk vg  
    *CG-F=  
     基材丙烯酸的离散数据应该从miscellaneous材料目录中加载。 uBp"YX9rx  
     折射率调制的数据阵列必须设置到介质中。 V*HkF T  
     应该选择像素化折射率调制。 To v!X8p  
    x%HX0= (  
    !*#2~$:  
     优化的GRIN介质是周期性结构。 G*.}EoA  
     只优化和指定一个单周期。 @X\-c2=  
     介质必须切换到周期模式。周期是 ";\na!MT  
    1.20764μm×1.20764μm。     8wJfG Y  
    L} r#KfIb  
    6.通过GRIN介质传播 ,kiyx h^  
    $<&N#  
    uEqL Dg  
    AP*Z0OFE  
     通过折射率调制层传播的传播模型： \!D<u'n  
    - 薄元近似 Te&F2`vo  
    - 分步光束传播方法。 dJ~AMol  
     对于这个案例，薄元近似足够准确。 &|cg`m  
     在传播面板上选择传播方法，并且编辑传播设置。 M}Sn$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）。 -'ff0l  
     4 XSEN ]F  
    7.模拟结果 V80BO#Pk  
    @,btQ_'X  
    角强度分布
    （参见Sc563_GRIN_Diffuser_3.lpd）
    -js:R+C528  
    8.结论 AG ?cI@',  
     h$3o]~t  
     VirtualLab Fusion支持设计GRIN衍射光学元件和全息图。 x,)|;HXm  
     优化的GRIN元件可以生成任意的二维强度分布。 3^NHV g  
     可以模拟通过x/y平面上任意调制的介质中的光传播。 53>y<  
    aPD4S&"Q  
     6@ B_3y  
    QQ：2987619807 k0[b4cr`  
     
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