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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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    在线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） c.,:r X0S  
    bg_Zf7{  
    1.模拟任务 0} liK  
     !U,qr0h  
     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。 ahS*YeS7  
     设计包括两个步骤： J}`K&DtM9  
    - 设计相位函数来生成一个角谱Top Hat分布。 .K}u`v T  
    - 基于相位调制来计算对应的折射率调制。 nf /iZ &  
     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。 **-%5 ~  
    F>n<;<  
    (LRv c!`"  
    照明光束参数 lbT<HWzNH  
    0'BR Sa<  
    XOgX0cRC4  
    波长：632.8nm x;Dr40wD@y  
    激光光束直径（1/e2）：700um
     '_r|L1  
    P!B\:B%4~]  
    理想输出场参数 dm.?-u;C  
    fPK|Nw]b  
    f5wOk& G  
    直径：1° B Ibcm,YQ  
    分辨率：≤0.03° w6R=r n  
    效率：>70% q'+XTal  
    杂散光：<20% vT%rg r  
     ~LO MwMHl  
    4p>@UB&U  
    2.设计相位函数 )/bt/,M&}  
    8DLR  
    XV%L6x  
    I g-VSQ  
     相位的设计请参考会话编辑器 >0@X^o  
     Sc563_GRIN_Diffuser_1.seditor和优化文档Sc563_GRIN_Diffuser_2.dp。 )V)4N[?GC  
     设计没有离散相位级的phase-only传输。 'D\(p,(Mt  
     "Oh-`C  
    3.计算GRIN扩散器 _=q)lt-UY  
     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。 :r^i0g|5P  
     最大折射率调制为△n=+0.05。 Gu*;z% b2  
     最大层厚度如下： k@4]s_2  
    B{s[SZ  
    4.计算折射率调制 NO`a2HR$  
    vh?({A#>.E  
    从IFTA优化文档中显示优化的传输 X[NsdD?w1+  
    go2:D#mf  
     将传输相位转变为实部，通过函数Manipulation→Field Quantity Operations→Move→Phase to Real。 b*dRNu  
    WF*2^iWJ  
    5>}L3r>a;  
     生成正向函数，通过Manipulation→Amplitude/Real Part Manipulation→Lift Positive函数。 (.%:Q0i1  
    @U5 +1Hjc  
    7i 334iQZ  
     乘以最大调制折射率（0.05），通过Manipulation→Operation with Constant→Multiply Constant函数。 <T  
     L\y,7@1%AT  
    3iH!;`i  
     将数据转换成数据阵列：Manipulation→Create Numerical Data Array（参见下一张）。 ,W*<e-  
    <po(7XB  
    _QY0j%W  
    2c8,H29  
     数据阵列可用于存储折射率调制。 :Nc~rOC _  
     选择在下一个对话框中将实部转化为一个数据阵列图。 ^x 4,}'(  
     插值应该设置为Nearest Neighbor来得到一个像素化折射率调制。 m'aw`?  
    KMoRMCT  
    5.X/Y采样介质     Cd|V<BB9  
    ET=q 1t8  
    M9bb,`X>Q  
     GRIN扩散器层将由双界面元件模拟。 fB  
     这个元件可以在平面层和任意折射率调制之间进行模拟。 0Lc X7gU>  
     元件厚度对应于层厚度12.656μm。 #ye++.7WK  
     折射率调制由采样x/y调制介质模拟。 T`a [~:  
     9l{r&]  
    ]C)PZZI='  
    m]7yc>uDy  
     基材丙烯酸的离散数据应该从miscellaneous材料目录中加载。 xiA9X]FB  
     折射率调制的数据阵列必须设置到介质中。 ih ,8'D4  
     应该选择像素化折射率调制。 wAkoX  
    0qJ(3N  
    7F|T5[*l  
     优化的GRIN介质是周期性结构。 C@]Z&H;  
     只优化和指定一个单周期。 X5>p~;[9  
     介质必须切换到周期模式。周期是 c/T]=S[  
    1.20764μm×1.20764μm。     =x/]2+ s  
    :Q?xNY%  
    6.通过GRIN介质传播 bmt2~!  
    3.R?=npA  
     &h4(lM  
    oh& P Q{  
     通过折射率调制层传播的传播模型： *e_ /D$SC  
    - 薄元近似 |!57Z4X  
    - 分步光束传播方法。 !R)v2Mk|  
     对于这个案例，薄元近似足够准确。 ym(r;mj!  
     在传播面板上选择传播方法，并且编辑传播设置。 4!/{CGP  
     场采样必须设置为手动模式并且采样距离为4.5μm（半像素尺寸）。 V\ARe=IWM  
     T!v%NZj3  
    7.模拟结果 8uT@$ ./  
    Vs{|:L+  
    角强度分布
    （参见Sc563_GRIN_Diffuser_3.lpd）
    [0MVsc=  
    8.结论 $qIMYX  
     S1&6P)X.Za  
     VirtualLab Fusion支持设计GRIN衍射光学元件和全息图。 s=U_tfpH  
     优化的GRIN元件可以生成任意的二维强度分布。 gR~XkU  
     可以模拟通过x/y平面上任意调制的介质中的光传播。 Y#?Sqm(  
    tgg *6lc  
     47 m:z5;  
    QQ：2987619807 f>p;Jh{2fn  
     
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