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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） 'Ud| Ex@A9  
    >+9JD%]x]  
    1.模拟任务 &%F@O<:  
     8cVzFFQP  
     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。 V@ :20m  
     设计包括两个步骤： "="O >  
    - 设计相位函数来生成一个角谱Top Hat分布。 v}uJtBG(  
    - 基于相位调制来计算对应的折射率调制。 n2ndjE$  
     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。 ", B'k  
    BzbDZV  
    B)=~8wsI:Z  
    照明光束参数 _ PWj(});  
    faJM^u  
    {aj/HFLNY  
    波长：632.8nm z&+ zl6  
    激光光束直径（1/e2）：700um
     =@r--E  
    s#-eN)1R  
    理想输出场参数 8X7{vN_3K  
    Hi,t@!!  
    sQ1jrkm  
    直径：1° eaZQ2  
    分辨率：≤0.03° Nhf~PO({&  
    效率：>70% l";'6;g  
    杂散光：<20% +m$5a YX  
     --k:a$Nt  
    x8[MP?Wz  
    2.设计相位函数 YUkud2,j  
    )pgrl  
    VcgBLkIF  
    :@. ;  
     相位的设计请参考会话编辑器  '3 ,\@4  
     Sc563_GRIN_Diffuser_1.seditor和优化文档Sc563_GRIN_Diffuser_2.dp。 g`,AaWlF  
     设计没有离散相位级的phase-only传输。 oRY!\ADR  
     Q GPw2Q  
    3.计算GRIN扩散器 fEnQE EU~P  
     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。 c{3rl;Cs  
     最大折射率调制为△n=+0.05。 _PXdzeI.  
     最大层厚度如下： G*n2Ii  
    UH3t(o7O  
    4.计算折射率调制 Dgi~rr1`'s  
    wD9a#AgEd  
    从IFTA优化文档中显示优化的传输 \C|cp|A*&  
    #Ob]]!y  
     将传输相位转变为实部，通过函数Manipulation→Field Quantity Operations→Move→Phase to Real。 8k!6b\Imz  
    Wk7WK` >i  
    (Wj2?k/]  
     生成正向函数，通过Manipulation→Amplitude/Real Part Manipulation→Lift Positive函数。 9K"JYJ q2  
    n9UKcN-  
    u?0d[mC  
     乘以最大调制折射率（0.05），通过Manipulation→Operation with Constant→Multiply Constant函数。 80hme+e  
     F]=B'ZI  
    z'MS#6|}  
     将数据转换成数据阵列：Manipulation→Create Numerical Data Array（参见下一张）。 Oh!(@  
    pj{\T?(  
    t&RruwN_;  
    $ |<m9CW  
     数据阵列可用于存储折射率调制。 k onoI&kV|  
     选择在下一个对话框中将实部转化为一个数据阵列图。 .{so  
     插值应该设置为Nearest Neighbor来得到一个像素化折射率调制。 +!O- kd  
    's%q  
    5.X/Y采样介质     %'ZN`XftG  
    hC<14  
    b:MG@Hxc  
     GRIN扩散器层将由双界面元件模拟。 7TWNB{ K_  
     这个元件可以在平面层和任意折射率调制之间进行模拟。 <Oz66bTze  
     元件厚度对应于层厚度12.656μm。 cyF4iG'M,y  
     折射率调制由采样x/y调制介质模拟。 0|Uc d  
    hnxc`VX>g  
    l5O=VqCj  
    R}{GwbF_\  
     基材丙烯酸的离散数据应该从miscellaneous材料目录中加载。 `a4 $lyZ  
     折射率调制的数据阵列必须设置到介质中。 +;gsRhWk  
     应该选择像素化折射率调制。 @.9I3E-=  
    IgX4.]W5  
    - q@69q  
     优化的GRIN介质是周期性结构。 q-&P=Yk  
     只优化和指定一个单周期。 Pl  
     介质必须切换到周期模式。周期是 8vD3=yK%^  
    1.20764μm×1.20764μm。     oY3>UZ5\  
    JF9Hfs/jS  
    6.通过GRIN介质传播 F!g;A"?V  
    j\2[H^   
    32>x^>G=>  
    |E^|X!+9  
     通过折射率调制层传播的传播模型： IN!02`H  
    - 薄元近似 vDE |sT  
    - 分步光束传播方法。 Ps>&"k$T  
     对于这个案例，薄元近似足够准确。 Z^_>A)<s<  
     在传播面板上选择传播方法，并且编辑传播设置。 (B#(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）。 u-><}OVf~  
     Ci\? ^  
    7.模拟结果 k0ItG?Cv  
    bZ5n,KQA5  
    角强度分布
    （参见Sc563_GRIN_Diffuser_3.lpd）
    VifmZ;S@Y  
    8.结论 w|Qd`  
     X"/~4\tJ"  
     VirtualLab Fusion支持设计GRIN衍射光学元件和全息图。 b! tludb  
     优化的GRIN元件可以生成任意的二维强度分布。 =,:K)  
     可以模拟通过x/y平面上任意调制的介质中的光传播。 Tg''1 Wl*  
    X47!E |*  
     i21QJ6jPcI  
    QQ：2987619807 rsxRk7s@  
     
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