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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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    只看楼主 倒序阅读 楼主  发表于: 2020-11-05
    教程565（1.0） pb$U~TvzhM  
    cc.z C3Hs3  
    1.模拟任务 q3T'rw%Eh  
     n8A*Y3~R  
     本教程将介绍设计和分析生成Top Hat图案的折射率调制扩散器图层。 u_e}m>[S  
     设计包括两个步骤： >\^:xx Tf  
    - 设计相位函数来生成一个角谱Top Hat分布。 z]=A3!H/Y  
    - 基于相位调制来计算对应的折射率调制。 hn)mNb!  
     设计相位函数是基于案例DO.002。在开始设计一个梯度折射率扩散器之前，我们迫切地推荐您先阅读这个案例。 }c| Xr^  
    3@KX|-  
    -2K`:}\y&  
    照明光束参数 ;-n+=@]7  
    ZR6KE_  
    \2: JX?Jw!  
    波长：632.8nm  -"\z|OQ  
    激光光束直径（1/e2）：700um
     syv6" 2Z'B  
    @/`b:sv&*  
    理想输出场参数 Z99%uI3  
    NL0X =i  
    v#(wc +[  
    直径：1° M!,$i  
    分辨率：≤0.03° [j eZZB  
    效率：>70% )e4nKh],  
    杂散光：<20% 5bH@R@3m  
     D/9&pRsO  
    IpB0~`7YI  
    2.设计相位函数 (VWTYG7  
     z4&|~-m,  
    "DjD"?/b  
    Tr(w~et  
     相位的设计请参考会话编辑器 *'QD!Tc  
     Sc563_GRIN_Diffuser_1.seditor和优化文档Sc563_GRIN_Diffuser_2.dp。 ljlQ9wb[s  
     设计没有离散相位级的phase-only传输。 V!DQ_T+a  
     F[l{pc "C  
    3.计算GRIN扩散器 0{@E=}}h  
     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。 O6YYOmt3  
     最大折射率调制为△n=+0.05。 teg LGp@_  
     最大层厚度如下： 3O:Z;YP:<  
    7$\;G82_  
    4.计算折射率调制 Zvk O#j  
    b9%hzD,MR  
    从IFTA优化文档中显示优化的传输 rKg5?.  
    m.&z:`x[  
     将传输相位转变为实部，通过函数Manipulation→Field Quantity Operations→Move→Phase to Real。 n* 9)Y~  
    5WP)na6"  
    Wepa;  
     生成正向函数，通过Manipulation→Amplitude/Real Part Manipulation→Lift Positive函数。 }RO Cj,|  
    u0A.I_  
    # yAt `  
     乘以最大调制折射率（0.05），通过Manipulation→Operation with Constant→Multiply Constant函数。 >IJH#>i  
     ,&Gn7[<  
    4@.qM6 \\q  
     将数据转换成数据阵列：Manipulation→Create Numerical Data Array（参见下一张）。 G9 ;X=c  
    NJI-8qTGI  
    GASDkVoij  
    q$yTG!q*  
     数据阵列可用于存储折射率调制。 Ww{bh -nyq  
     选择在下一个对话框中将实部转化为一个数据阵列图。 P bj&l0C  
     插值应该设置为Nearest Neighbor来得到一个像素化折射率调制。 jav7V"$  
    ==RYf*d  
    5.X/Y采样介质     U,gg@!1GJo  
    5hr$tkk L  
    ,ZHIXylZ  
     GRIN扩散器层将由双界面元件模拟。 -v/1R1$e1  
     这个元件可以在平面层和任意折射率调制之间进行模拟。 c/jU+,_g  
     元件厚度对应于层厚度12.656μm。 J2f}{!b+I  
     折射率调制由采样x/y调制介质模拟。 pV9$Vg?-H  
    [d`J2^z}  
    @!=q.4b  
    yTm/P!1S  
     基材丙烯酸的离散数据应该从miscellaneous材料目录中加载。 Bk_23ygO_  
     折射率调制的数据阵列必须设置到介质中。 AU -,  
     应该选择像素化折射率调制。 h8&VaJ  
    ]u?|3y^ (  
    -,)&?S  
     优化的GRIN介质是周期性结构。 7 y5`YJ}!  
     只优化和指定一个单周期。 *P7 H=Yf&  
     介质必须切换到周期模式。周期是 ?NOc]'<(G  
    1.20764μm×1.20764μm。     x"9`w 42\r  
    93Kd7x-3  
    6.通过GRIN介质传播 T`mG+"O  
    j^;f {0f  
    !nQ_<  
    WWhAm{m  
     通过折射率调制层传播的传播模型： ~2PD%+e7]  
    - 薄元近似 3q:U0&F  
    - 分步光束传播方法。 >x9@ if  
     对于这个案例，薄元近似足够准确。 aZn]8jC%  
     在传播面板上选择传播方法，并且编辑传播设置。 "Rr)1x7  
     场采样必须设置为手动模式并且采样距离为4.5μm（半像素尺寸）。 4 3V {q  
     {e~#6.$:  
    7.模拟结果 Y&!-VW  
    Rsd~t_a1  
    角强度分布
    （参见Sc563_GRIN_Diffuser_3.lpd）
    6hp>w{+  
    8.结论 d0``:  
     w%~UuJ#i  
     VirtualLab Fusion支持设计GRIN衍射光学元件和全息图。 T&+*dyNxMK  
     优化的GRIN元件可以生成任意的二维强度分布。 NXo$rf:  
     可以模拟通过x/y平面上任意调制的介质中的光传播。 fm]mqO  
     vX1 8 ]  
     h*d1G9%Q1  
    QQ：2987619807 Nk?eVJ)  
     
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