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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） d2X#_(+d  
    ~sSB.g  
    1.模拟任务 (2qo9j"j/Y  
      mH?^3T  
     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。 DU1,i&(  
     设计包括两个步骤： >+oQxml6nI  
    - 设计相位函数来生成一个角谱Top Hat分布。 k )){1O  
    - 基于相位调制来计算对应的折射率调制。 &Vgjd>  
     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。 8-8= \  
    -JwH^*Ad  
    B)^]V<l(w  
    照明光束参数 2~]c`/M3  
    2?-}(F;Z  
    a.8nWs^  
    波长：632.8nm gn(n</\/O  
    激光光束直径（1/e2）：700um
     >!WJ{M0  
    pm)A*][s  
    理想输出场参数 kFk+TXLDIt  
    4dfe5\  
    iv;;GW{2  
    直径：1°  pd X9G  
    分辨率：≤0.03° 2! wz#EC  
    效率：>70% Zqam Iq  
    杂散光：<20% ?'_iqg3  
     g>f(5  
    s 6hj[^O  
    2.设计相位函数 UhEJznfi  
    PS=crU@"H  
    * 5P/&*c|  
    qVM]$V#e  
     相位的设计请参考会话编辑器 &aHj;Z(  
     Sc563_GRIN_Diffuser_1.seditor和优化文档Sc563_GRIN_Diffuser_2.dp。 hZzsZQ`  
     设计没有离散相位级的phase-only传输。 =ARI*  
     OB$A"XGAEV  
    3.计算GRIN扩散器 i!czI8  
     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。 ~kN6Hr*X  
     最大折射率调制为△n=+0.05。 ?=4J  
     最大层厚度如下： QL\'pW5  
    vB.LbYyF  
    4.计算折射率调制 ied<1[~S  
    5Vvy:<.la  
    从IFTA优化文档中显示优化的传输 LQ{4r1,u]  
    }l[t0C t  
     将传输相位转变为实部，通过函数Manipulation→Field Quantity Operations→Move→Phase to Real。 d0N7aacY  
    vk#xCggK  
    +p43d:[  
     生成正向函数，通过Manipulation→Amplitude/Real Part Manipulation→Lift Positive函数。 'x6Mqv1W  
    2'@0|k,yC  
    fk",YtS*  
     乘以最大调制折射率（0.05），通过Manipulation→Operation with Constant→Multiply Constant函数。 ul% q6=f)  
     X$st{@}ZB  
    s}HTxY;  
     将数据转换成数据阵列：Manipulation→Create Numerical Data Array（参见下一张）。 v1)jZ.:  
    Fir7z nRW  
    &_-~kU1K^  
    v=X\@27= ?  
     数据阵列可用于存储折射率调制。 8Ipyr%l  
     选择在下一个对话框中将实部转化为一个数据阵列图。 52%.^/  
     插值应该设置为Nearest Neighbor来得到一个像素化折射率调制。 "kN5AeRg  
    %OzxR9  
    5.X/Y采样介质     4z$ eT  
    khEHMvVH  
    a{)"KAP  
     GRIN扩散器层将由双界面元件模拟。 ~i(*.Z) \  
     这个元件可以在平面层和任意折射率调制之间进行模拟。 d ch(HB}[  
     元件厚度对应于层厚度12.656μm。 i-/'F  
     折射率调制由采样x/y调制介质模拟。 Mv ;7kC7]  
    l5@k8tnz  
    02=eE|Y@  
    2=U4'C4#  
     基材丙烯酸的离散数据应该从miscellaneous材料目录中加载。 fC81(5   
     折射率调制的数据阵列必须设置到介质中。 :/1WJG:!  
     应该选择像素化折射率调制。 4ci @$nL1  
    jdoI)J@9H  
    ,':?3| $c  
     优化的GRIN介质是周期性结构。 b2:CFtH5  
     只优化和指定一个单周期。 GadD*psD2  
     介质必须切换到周期模式。周期是 <K2 )v~  
    1.20764μm×1.20764μm。     ,NVQ C=  
    EW YpYMkm  
    6.通过GRIN介质传播 $osDw1C  
    t4 aa5@r  
    7j@TW%FmV\  
    Qy9#(596  
     通过折射率调制层传播的传播模型： X}S<MA`  
    - 薄元近似 =NlAGzv!w  
    - 分步光束传播方法。 X\flx~  
     对于这个案例，薄元近似足够准确。 2.2 s>?\  
     在传播面板上选择传播方法，并且编辑传播设置。 GV%ibqOpQj  
     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）。 eLl ;M4d  
     U?.VY@  
    7.模拟结果 1tfm\/V}ho  
      5)mn  
    角强度分布
    （参见Sc563_GRIN_Diffuser_3.lpd）
    Plt~l3_  
    8.结论 h( Iti&  
     ]Wfnpqc^  
     VirtualLab Fusion支持设计GRIN衍射光学元件和全息图。 t*n!kXa  
     优化的GRIN元件可以生成任意的二维强度分布。 Wny{qj)=  
     可以模拟通过x/y平面上任意调制的介质中的光传播。 539[,jH  
    rw58bkh6  
     %/~Sq?f-9@  
    QQ：2987619807 RD,` D!  
     
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