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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） :"~n` Q2[  
    Hyz:i)2  
    1.模拟任务 &-M}:'  
     <(dg^;  
     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。 2VA mL7)  
     设计包括两个步骤： CUZ ;<Pn  
    - 设计相位函数来生成一个角谱Top Hat分布。 GMYfcZ/,K  
    - 基于相位调制来计算对应的折射率调制。 nv2p&-e+  
     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。 )Vnqz lI5  
    Jz6zJKcA  
    e"ur+7  
    照明光束参数 H D{2nZT  
    m?pm)w  
    s&~i S[  
    波长：632.8nm M"<B@p]rk:  
    激光光束直径（1/e2）：700um
     :]k`;;vh  
    8k -l`O~  
    理想输出场参数 DmpG35Jk  
    -k"5GUc|  
    ?*2Uw{~}  
    直径：1° &Uu8wFbIJ  
    分辨率：≤0.03° K&>+<bJ_  
    效率：>70% 1;N5@0%p  
    杂散光：<20% =^S1+B MY-  
     z~O:w'(g  
    qA5PIEvdq  
    2.设计相位函数 Dt\rMSjZ9  
    uQ'Izdm  
    YVS~|4hu?i  
    ftwn<B  
     相位的设计请参考会话编辑器 &5o ln@YL  
     Sc563_GRIN_Diffuser_1.seditor和优化文档Sc563_GRIN_Diffuser_2.dp。 LP- _i}Kq  
     设计没有离散相位级的phase-only传输。 k86j& .m_  
     tunjV1 ,]  
    3.计算GRIN扩散器 1/% g VB8  
     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。  El:&  
     最大折射率调制为△n=+0.05。 g|rbkK%SoE  
     最大层厚度如下： [$AOu0J  
     pu?D^h9/  
    4.计算折射率调制 b?{\t;  
    N9=1<{Z  
    从IFTA优化文档中显示优化的传输 eY#_!{*Wn  
    Z_}[hz$  
     将传输相位转变为实部，通过函数Manipulation→Field Quantity Operations→Move→Phase to Real。 2UJjYrm  
    y=spD^tM8  
    , UiA?7k  
     生成正向函数，通过Manipulation→Amplitude/Real Part Manipulation→Lift Positive函数。 3}9c0%}F  
    @Rp#*{  
    MiB}10  
     乘以最大调制折射率（0.05），通过Manipulation→Operation with Constant→Multiply Constant函数。 $PE{}`#g  
     sxFkpf_h  
    40)Ti  
     将数据转换成数据阵列：Manipulation→Create Numerical Data Array（参见下一张）。 yTwtGo&  
    P!K;`4Ika  
    .1#G*A|  
    r}Ec_0_lt  
     数据阵列可用于存储折射率调制。 O[O[E}8#  
     选择在下一个对话框中将实部转化为一个数据阵列图。 bL9vjD'}  
     插值应该设置为Nearest Neighbor来得到一个像素化折射率调制。 |VxO ,[~  
    9qXKHro  
    5.X/Y采样介质     [OK(  
    _q<Ke/  
    E[kf%\  
     GRIN扩散器层将由双界面元件模拟。 "{"745H5  
     这个元件可以在平面层和任意折射率调制之间进行模拟。 [) S&PK  
     元件厚度对应于层厚度12.656μm。 k1HVvMD<  
     折射率调制由采样x/y调制介质模拟。 (f `zd.  
    ? vr9l7VOi  
    t],5{UF  
    h}knn3"S  
     基材丙烯酸的离散数据应该从miscellaneous材料目录中加载。 (+lCh7.  
     折射率调制的数据阵列必须设置到介质中。 6h%_\I.Z[[  
     应该选择像素化折射率调制。 3; Ztm$8  
    C^8n;i9  
    vS'l@`Eg]  
     优化的GRIN介质是周期性结构。 j8#xNA  
     只优化和指定一个单周期。 ZtPnHs.x  
     介质必须切换到周期模式。周期是 FQW{c3%qZ  
    1.20764μm×1.20764μm。     vn Ol-`Z ~  
    O/1:2G/`  
    6.通过GRIN介质传播 9w:9XziT  
    Lk>o`<*  
    "-afHXED  
    E@%9u#  
     通过折射率调制层传播的传播模型： F*rsi7#!pG  
    - 薄元近似 3tu:Vc.:M  
    - 分步光束传播方法。 "B3&v%b  
     对于这个案例，薄元近似足够准确。 Q$XNs%7w5,  
     在传播面板上选择传播方法，并且编辑传播设置。 Oi-= Fp  
     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）。 Wi%e9r{hU  
     JNk6:j&Pf  
    7.模拟结果 [oS4W P  
    [,86||^  
    角强度分布
    （参见Sc563_GRIN_Diffuser_3.lpd）
    _KZ&/  
    8.结论 Q$lgC v^M  
     N&jHU+{OU  
     VirtualLab Fusion支持设计GRIN衍射光学元件和全息图。 k=M_2T'  
     优化的GRIN元件可以生成任意的二维强度分布。 2vh@KnNU  
     可以模拟通过x/y平面上任意调制的介质中的光传播。 {#C)S&o)6  
    f<;w1sM\  
     & @rXt!  
    QQ：2987619807 B57MzIZi]  
     
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