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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)  
    G%P>A g  
    1.模拟任务 Ci7P%]9  
      (kWSK:l  
     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 ;BPN  
     设计包括两个步骤： kCaO\#ta  
    - 设计相位函数来生成一个角谱Top Hat分布。 vU_d=T%$  
    - 基于相位调制来计算对应的折射率调制。 v"P&` 1=T  
     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_[|X}lWP  
    X(Y#9N"  
    ]6$,IKE7  
    照明光束参数 "3{#d9Gs  
    @uI?  
    w(76H^e  
    波长：632.8nm Q0zW ]a  
    激光光束直径（1/e2）：700um
     Q^z=w![z  
    fm(mO%  
    理想输出场参数 DA<F{n.Z:  
    Zg -]sp]  
    b]!9eV$  
    直径：1° S  ~@r  
    分辨率：≤0.03° EMVk:Vt]  
    效率：>70% _GVE^yW~z  
    杂散光：<20% A}t%;V2  
     A6Ghj{~  
    o&(wg(Rv  
    2.设计相位函数 YBb)/ZghY  
    z$JX'(<Z7  
    wP[xmO-%  
    :83,[;GO2  
     相位的设计请参考会话编辑器 z]^+^c_  
     Sc563_GRIN_Diffuser_1.seditor和优化文档Sc563_GRIN_Diffuser_2.dp。 Z[",$Lt  
     设计没有离散相位级的phase-only传输。 8F#osN  
     +c^_^Z$_4o  
    3.计算GRIN扩散器 Iz DG&c  
     GRIN扩散器应该包含一个1mm厚度石英玻璃作为基板，和一个折射率调制的丙烯酸薄层。 "j{i,&Y$_  
     最大折射率调制为△n=+0.05。 =43I1&_   
     最大层厚度如下： ""co6qo#>  
    ')B =|T)  
    4.计算折射率调制 6iG(C.b  
    z{ptm7  
    从IFTA优化文档中显示优化的传输 6cJ<9i &  
    I*EJHBsQ5  
     将传输相位转变为实部，通过函数Manipulation→Field Quantity Operations→Move→Phase to Real。 "\e:h| .G  
    _ Yfmxn8V  
    4&Byl85q  
     生成正向函数，通过Manipulation→Amplitude/Real Part Manipulation→Lift Positive函数。 N_UQ  
    G6ayMw]OF  
    B[r<m J  
     乘以最大调制折射率（0.05），通过Manipulation→Operation with Constant→Multiply Constant函数。 pmD4j8F_  
     JPEIT  
    R{HV]o|qk  
     将数据转换成数据阵列：Manipulation→Create Numerical Data Array（参见下一张）。 I%oRvg|q  
    o]Gguw5W{  
    xq}-m!nX  
    "!O1j r;  
     数据阵列可用于存储折射率调制。 oL]mjo=jN  
     选择在下一个对话框中将实部转化为一个数据阵列图。 i3#'*7f%j  
     插值应该设置为Nearest Neighbor来得到一个像素化折射率调制。 Y9F)`1 7  
    Hkdf$$\  
    5.X/Y采样介质     H@GE)I>^@  
    @Mm/C?#*O  
    *ZaaO^!  
     GRIN扩散器层将由双界面元件模拟。 Gav"C{G  
     这个元件可以在平面层和任意折射率调制之间进行模拟。 |( G2K'Ab  
     元件厚度对应于层厚度12.656μm。 we3tx{j  
     折射率调制由采样x/y调制介质模拟。 .u l 53 m  
    yub{8f;v  
    &iNwvA%9D  
    >!L&>OOx  
     基材丙烯酸的离散数据应该从miscellaneous材料目录中加载。 CK0l9#g  
     折射率调制的数据阵列必须设置到介质中。 Us,)]W.S  
     应该选择像素化折射率调制。 [$pmPr2  
    VPt9QL(  
    %Tv^GP{}  
     优化的GRIN介质是周期性结构。 .[?BlIlm  
     只优化和指定一个单周期。 8TE>IPjm  
     介质必须切换到周期模式。周期是 WK0C  
    1.20764μm×1.20764μm。     p~&BChBl!=  
    =7%o E[  
    6.通过GRIN介质传播 WF2NG;f=  
    ]ab#q=  
    E V2  )  
    iXFP5a>|  
     通过折射率调制层传播的传播模型： }u%"$[I}  
    - 薄元近似 ySe$4deJ  
    - 分步光束传播方法。 o:"anHs  
     对于这个案例，薄元近似足够准确。 j(eFoZz,  
     在传播面板上选择传播方法，并且编辑传播设置。 j?6X1cMq  
     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）。 wG 1l+^p  
     -Fxmsi  
    7.模拟结果 Dzl;-]S  
    ~>Kq<]3~  
    角强度分布
    （参见Sc563_GRIN_Diffuser_3.lpd）
    (u hd "  
    8.结论 6?qDdVR~]  
     ]E3<UR  
     VirtualLab Fusion支持设计GRIN衍射光学元件和全息图。  Ow:1?Z{4  
     优化的GRIN元件可以生成任意的二维强度分布。 wJeG(h  
     可以模拟通过x/y平面上任意调制的介质中的光传播。 ,lt8O.h-l  
    t{dSX?<nt  
     %g3,qI  
    QQ：2987619807 "B{ECM;  
     
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