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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） e, 2/3jO  
    -~JYfj@  
    1.模拟任务 tcl9:2/^]  
     b?,%M^9\`  
     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。 J9XH8Grk-  
     设计包括两个步骤： KlS#f  
    - 设计相位函数来生成一个角谱Top Hat分布。 j$ lf>.[I  
    - 基于相位调制来计算对应的折射率调制。 -'D ~nd${  
     设计相位函数是基于案例DO.002。在开始设计一个梯度折射率扩散器之前，我们迫切地推荐您先阅读这个案例。 W?wt$'  
    | X#!5u  
    .w{Y3,dd>  
    照明光束参数 ='+I dn#5  
    FVL{KNW~i  
    YuIF}mUr"  
    波长：632.8nm 9I<~t@q5e@  
    激光光束直径（1/e2）：700um
     Sa@'?ApH  
    W?kJ+1"(  
    理想输出场参数 tEo-Mj5:  
    ]2|fc5G'  
    &\cS{35  
    直径：1° A*/8j\{n  
    分辨率：≤0.03° h*1T3U$  
    效率：>70% tq'ri-c&b  
    杂散光：<20% FZ]+(Q"]:  
     >O rIY  
    d@a<Eq  
    2.设计相位函数 y4IQa.F  
    L{r4hL [  
    ~G=E Q]a  
    6=,zkU*i ^  
     相位的设计请参考会话编辑器 xb0,dZb  
     Sc563_GRIN_Diffuser_1.seditor和优化文档Sc563_GRIN_Diffuser_2.dp。 ),Yk53G6c  
     设计没有离散相位级的phase-only传输。 b$*2bSdv0<  
     o_k)x3I?  
    3.计算GRIN扩散器 rMjb,2*rC7  
     GRIN扩散器应该包含一个1mm厚度石英玻璃作为基板，和一个折射率调制的丙烯酸薄层。 )Qe]!$tqfD  
     最大折射率调制为△n=+0.05。 |7A}LA  
     最大层厚度如下： yk5K8D[tV  
    ew dTsgt'  
    4.计算折射率调制 s]kzXzRC?  
    > cWE@P  
    从IFTA优化文档中显示优化的传输 6dz^%Ub  
    7 wEv`5  
     将传输相位转变为实部，通过函数Manipulation→Field Quantity Operations→Move→Phase to Real。 0MxK+8\y  
    %+|sbRBb  
    ybFxz  
     生成正向函数，通过Manipulation→Amplitude/Real Part Manipulation→Lift Positive函数。 O_.!qk1R  
    8c9<kGm$E  
    MVvBd3  
     乘以最大调制折射率（0.05），通过Manipulation→Operation with Constant→Multiply Constant函数。 #s\kF *  
     b30Jr2[  
    @>~\So|  
     将数据转换成数据阵列：Manipulation→Create Numerical Data Array（参见下一张）。 "cBqZzkk9j  
    d-tg^Ot#  
    VX8CEO  
    GU@#\3  
     数据阵列可用于存储折射率调制。 yx4pQL7  
     选择在下一个对话框中将实部转化为一个数据阵列图。 N#e9w3Rli  
     插值应该设置为Nearest Neighbor来得到一个像素化折射率调制。 hqjjd-S0  
    e?+-~]0  
    5.X/Y采样介质     jg{2Sxf!c  
    u'_}4qhCC;  
    zP2X}VLMo  
     GRIN扩散器层将由双界面元件模拟。 </xf4.C  
     这个元件可以在平面层和任意折射率调制之间进行模拟。 m}RZ )c  
     元件厚度对应于层厚度12.656μm。 q6nRk~  
     折射率调制由采样x/y调制介质模拟。 0hGmOUO  
    m&xVlS  
    V!^0E.?a  
    oxL<\4)WJ  
     基材丙烯酸的离散数据应该从miscellaneous材料目录中加载。 %3#C0%{x  
     折射率调制的数据阵列必须设置到介质中。 `#`jU"T|  
     应该选择像素化折射率调制。 CZeZk  
    h\3-8m  
    VR&dy|5BO  
     优化的GRIN介质是周期性结构。 CyYr5 Dz  
     只优化和指定一个单周期。 il !B={  
     介质必须切换到周期模式。周期是 ,&M#[>\(3  
    1.20764μm×1.20764μm。     rQ]JM  
    vGh>1U:  
    6.通过GRIN介质传播 g\.$4N  
    ~XuV:K3  
    vWeY[>oGur  
    kI@<H<  
     通过折射率调制层传播的传播模型： gVzIEE25  
    - 薄元近似 Tjrb.+cua  
    - 分步光束传播方法。 FG{les+:  
     对于这个案例，薄元近似足够准确。 WfG +_iP?  
     在传播面板上选择传播方法，并且编辑传播设置。 c$&({Z{1  
     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）。  @,k5T51m  
     'xkl|P>=],  
    7.模拟结果 /PTRe5-7  
    X"_ ^^d-  
    角强度分布
    （参见Sc563_GRIN_Diffuser_3.lpd）
    {9V.l.Q  
    8.结论 m=^]93+  
     HNBmq>XDc  
     VirtualLab Fusion支持设计GRIN衍射光学元件和全息图。 `kQosQV  
     优化的GRIN元件可以生成任意的二维强度分布。 T~Bj],k_  
     可以模拟通过x/y平面上任意调制的介质中的光传播。 I%a-5f$0  
    C]5 kQ1Og  
     wDW%v@  
    QQ：2987619807 .yXqa"p  
     
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