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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 正序阅读 楼主  发表于: 2020-11-05
    教程565（1.0） @BN cIJk9  
    pFg9-xd%  
    1.模拟任务 pr[[)[]/  
     Ui46 p  
     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。 Q[y75 [  
     设计包括两个步骤： BS#@ehdig  
    - 设计相位函数来生成一个角谱Top Hat分布。 KPUc+`cN%  
    - 基于相位调制来计算对应的折射率调制。 08S|$_  
     设计相位函数是基于案例DO.002。在开始设计一个梯度折射率扩散器之前，我们迫切地推荐您先阅读这个案例。 ~J6c1jG  
    ;Q2p~-0Q  
    ?K/z`E!xhN  
    照明光束参数 :r[`bqC;\*  
    &Fl^&&1C  
    % ;2x.  
    波长：632.8nm 3D k W  
    激光光束直径（1/e2）：700um
     7@m  
    S3Tww]q  
    理想输出场参数 W&6P%0G/  
    g4I&3 M  
    xU^Flw,4  
    直径：1° @M"h_Z1#  
    分辨率：≤0.03° 928szUo:  
    效率：>70% @`?"#^jT  
    杂散光：<20% x 1$tS#lS  
     F#Oqa^$(  
    gBq,So  
    2.设计相位函数 k"V3FXC)  
    b'^ -$  
    pscCXk(|A`  
    LeY\{w  
     相位的设计请参考会话编辑器 t.>vLzrU  
     Sc563_GRIN_Diffuser_1.seditor和优化文档Sc563_GRIN_Diffuser_2.dp。 PZR pH  
     设计没有离散相位级的phase-only传输。 V2'(}k  
     ^Yn{Vi2.  
    3.计算GRIN扩散器 7k:}9M~  
     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。 jpaY:fcF  
     最大折射率调制为△n=+0.05。 | 9!3{3  
     最大层厚度如下： d;(L@9HHD  
    *Rj>// A  
    4.计算折射率调制 } CJQC  
    Zi2NgVF  
    从IFTA优化文档中显示优化的传输 QKbX^C  
    aIZ@5w"7  
     将传输相位转变为实部，通过函数Manipulation→Field Quantity Operations→Move→Phase to Real。 iR(A ^  
    ][6$$ Lz  
    Om{[ <tL  
     生成正向函数，通过Manipulation→Amplitude/Real Part Manipulation→Lift Positive函数。 Ps.O.2Z5ZB  
    +?(2-RBd  
    q=}Lm;r  
     乘以最大调制折射率（0.05），通过Manipulation→Operation with Constant→Multiply Constant函数。 ^`\c;!)F<  
     lbgnO s,  
    ~c :e0}  
     将数据转换成数据阵列：Manipulation→Create Numerical Data Array（参见下一张）。 ?U2ed)zzw  
    ?Gj$$IAe  
    FcsEv {#U  
    ^,b*.6t  
     数据阵列可用于存储折射率调制。 aM3%Mx?w  
     选择在下一个对话框中将实部转化为一个数据阵列图。 E[6JHBE*r  
     插值应该设置为Nearest Neighbor来得到一个像素化折射率调制。 )-[ 2vhXz  
    yK0Q,   
    5.X/Y采样介质     .F?yt5{5No  
    )"jG)c^1*  
    3. Qf^p  
     GRIN扩散器层将由双界面元件模拟。 _jK\+Zf  
     这个元件可以在平面层和任意折射率调制之间进行模拟。 RoLUPy9U  
     元件厚度对应于层厚度12.656μm。 o~gduNG#  
     折射率调制由采样x/y调制介质模拟。 ]<4Yor}t{;  
    |RwD]2H  
    ay'= M`uO_  
    #:vosVqG  
     基材丙烯酸的离散数据应该从miscellaneous材料目录中加载。 M`KrB5a+6  
     折射率调制的数据阵列必须设置到介质中。 [t<^WmgtxL  
     应该选择像素化折射率调制。 Yiu)0\ o  
    A`=ESz  
    ;MCv  
     优化的GRIN介质是周期性结构。 //e.p6"8h  
     只优化和指定一个单周期。 JQsS=m7Et  
     介质必须切换到周期模式。周期是 } ~=53$+  
    1.20764μm×1.20764μm。     aAwnkQ$  
    t_3)}  
    6.通过GRIN介质传播 X5qU>'?`  
    A! <R?  
    k^]+I% ?Q  
    }9:\#  
     通过折射率调制层传播的传播模型： L,waQk / @  
    - 薄元近似 KHcf P7  
    - 分步光束传播方法。 E` XUK,b  
     对于这个案例，薄元近似足够准确。 e1}h|HL j  
     在传播面板上选择传播方法，并且编辑传播设置。 K,|Gtaa~  
     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）。 h}z^NX  
     EZIMp8^  
    7.模拟结果 zBB4lC{q  
    #TZYe4#f  
    角强度分布
    （参见Sc563_GRIN_Diffuser_3.lpd）
    RX=C)q2c  
    8.结论 //Hn[wEOh  
     ]![ewO@  
     VirtualLab Fusion支持设计GRIN衍射光学元件和全息图。 X  LA  
     优化的GRIN元件可以生成任意的二维强度分布。 5p94b*l  
     可以模拟通过x/y平面上任意调制的介质中的光传播。 9:fVHynr  
    JF%+T yMe  
     5$GE3IER8  
    QQ：2987619807 -Qiay/tlu  
     
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