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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） 8#Q=CTjF  
    ya9V+/i7T_  
    1.模拟任务 iG[an*#X  
     YdI|xu>0A^  
     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。 =9oN#4mWK  
     设计包括两个步骤： sQT0y(FW  
    - 设计相位函数来生成一个角谱Top Hat分布。 &k5 Z|d|  
    - 基于相位调制来计算对应的折射率调制。 j}=$2|}8{  
     设计相位函数是基于案例DO.002。在开始设计一个梯度折射率扩散器之前，我们迫切地推荐您先阅读这个案例。 T/^ /U6JB  
    Ou _bM n  
    FS%Xq-c  
    照明光束参数 nKFua l3  
    & >AXB6  
    zl: 5_u=T  
    波长：632.8nm a9ab>2G?FR  
    激光光束直径（1/e2）：700um
     (~r"N?`  
    p5!=Ur&A c  
    理想输出场参数 r )cG ee  
    5]WpH0kzO  
    ,qgph^C  
    直径：1° t Ztyx;EP  
    分辨率：≤0.03° Z[baQO  
    效率：>70% ;[-dth  
    杂散光：<20% m CFScT  
     nQc]f*  
    Xi'y-cV ^  
    2.设计相位函数 +jFcq:`#UG  
    zR'lQ<u  
     R1YRqk  
    RZ!-,|"cwL  
     相位的设计请参考会话编辑器 21$YZlhJ  
     Sc563_GRIN_Diffuser_1.seditor和优化文档Sc563_GRIN_Diffuser_2.dp。 AepAlnI@  
     设计没有离散相位级的phase-only传输。 /-wAy-W  
     a;Q6S  
    3.计算GRIN扩散器 7_WD)Y2yS  
     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。 .`84Y  
     最大折射率调制为△n=+0.05。 .0:t wj  
     最大层厚度如下： ^D(N_va<  
    CT@JNG$<"  
    4.计算折射率调制 y!SElKj  
    ?Sj3-*/?  
    从IFTA优化文档中显示优化的传输 d v@B-l;  
    <im BFw  
     将传输相位转变为实部，通过函数Manipulation→Field Quantity Operations→Move→Phase to Real。 |?CR|xqT  
    *KO4H  
    >!|Hns  
     生成正向函数，通过Manipulation→Amplitude/Real Part Manipulation→Lift Positive函数。 m}] bP  
    K@P5]}'#  
    <wge_3W#  
     乘以最大调制折射率（0.05），通过Manipulation→Operation with Constant→Multiply Constant函数。 u/e-m/  
     vu[+UF\G  
    'W 5r(M4U  
     将数据转换成数据阵列：Manipulation→Create Numerical Data Array（参见下一张）。 PsTPGK#S  
    9FT;?~,  
    s+>VqyHgf  
    iN0gvjZ  
     数据阵列可用于存储折射率调制。 k=2]@K$%  
     选择在下一个对话框中将实部转化为一个数据阵列图。 bv`gjR  
     插值应该设置为Nearest Neighbor来得到一个像素化折射率调制。 CUgXpU*  
    XUmL8  
    5.X/Y采样介质     =(ts~^  
    xQX,1NbH5  
    ~9JU_R^%m  
     GRIN扩散器层将由双界面元件模拟。 GwHMXtj4  
     这个元件可以在平面层和任意折射率调制之间进行模拟。 XJ~_FiB  
     元件厚度对应于层厚度12.656μm。 3A%/H`  
     折射率调制由采样x/y调制介质模拟。 HDU tLU d  
    E.]sX_X?  
    "ZDc$v:Qa  
    LuQ4TT  
     基材丙烯酸的离散数据应该从miscellaneous材料目录中加载。 TIbqUR  
     折射率调制的数据阵列必须设置到介质中。 sw{,l"]<  
     应该选择像素化折射率调制。 \TS t  
    Be+CV">2  
    %"~\Pu*>  
     优化的GRIN介质是周期性结构。 U7d%*g  
     只优化和指定一个单周期。 N"MuAUB:K  
     介质必须切换到周期模式。周期是 TQDb\d8,f  
    1.20764μm×1.20764μm。     :1"{0 gm  
    ZcgSVMqEX  
    6.通过GRIN介质传播 R9Wh/@J]  
    hc}d S$=C  
    'awL!P--  
    /gZrnd?  
     通过折射率调制层传播的传播模型： (SV(L~ T_  
    - 薄元近似 |[n-H;0  
    - 分步光束传播方法。 l\7NR  
     对于这个案例，薄元近似足够准确。 ^~Nz8PCY  
     在传播面板上选择传播方法，并且编辑传播设置。 {7 &(2Z]z  
     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）。 K*Y.mM)  
     n.]K"$230  
    7.模拟结果 _y&m4Vuu  
    ab8uY.j  
    角强度分布
    （参见Sc563_GRIN_Diffuser_3.lpd）
    /%Lj$]S7[4  
    8.结论 Z.+-MNWV  
     WmTSxneo  
     VirtualLab Fusion支持设计GRIN衍射光学元件和全息图。 |LA./%U  
     优化的GRIN元件可以生成任意的二维强度分布。 kD:O$8[J8  
     可以模拟通过x/y平面上任意调制的介质中的光传播。 `2\vDy1,j  
    }Z*@EWc>  
     >=-w2&  
    QQ：2987619807 4`5jq)  
     
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