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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） "tCI_ Zi;  
    Jcw^Z,  
    1.模拟任务 s"L&y <?)  
     kuY^o,u-1e  
     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。 whI{?NP  
     设计包括两个步骤： o$_0Qs$  
    - 设计相位函数来生成一个角谱Top Hat分布。 B5\l&4X  
    - 基于相位调制来计算对应的折射率调制。 +)jUA]hJ/  
     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+$$uz  
    2w>%-_]u+  
    ZlV  
    照明光束参数 qLR;:$]Q&8  
    x0 7 =  
    M-WSdG[AJ  
    波长：632.8nm O7.V>7Y9H  
    激光光束直径（1/e2）：700um
     h*%p%t<  
    /E>;O47a  
    理想输出场参数 Z bRRDXk!  
    F`}'^>  
    yoE-a  
    直径：1° DJ ru|2  
    分辨率：≤0.03° 8lQ/cGAc  
    效率：>70% ~tUZQ5"  
    杂散光：<20% ^} j~:EZb  
     |N,^*xP(6  
    /Qgb t  
    2.设计相位函数 8 Ku9;VEk  
    !~^2Mu(X  
    \e a*  
    _KRnx-  
     相位的设计请参考会话编辑器 3Vu}D(PJ  
     Sc563_GRIN_Diffuser_1.seditor和优化文档Sc563_GRIN_Diffuser_2.dp。 6:_~-xG  
     设计没有离散相位级的phase-only传输。 3G// _f  
     K^{j$  
    3.计算GRIN扩散器 U$:^^Zt`B  
     GRIN扩散器应该包含一个1mm厚度石英玻璃作为基板，和一个折射率调制的丙烯酸薄层。 4S(G366  
     最大折射率调制为△n=+0.05。 H4Bt.5O*  
     最大层厚度如下： ,\`ruWWLb=  
    K#FD$,c~  
    4.计算折射率调制 H UJqB0D ?  
    H )X[%+  
    从IFTA优化文档中显示优化的传输 288mP]a(v_  
    T*p7[}#  
     将传输相位转变为实部，通过函数Manipulation→Field Quantity Operations→Move→Phase to Real。 k?cX f j&  
    cT(nKHL  
    \Y xG  
     生成正向函数，通过Manipulation→Amplitude/Real Part Manipulation→Lift Positive函数。 @= <{_p  
    GtRpgM  
    a$W O} g?  
     乘以最大调制折射率（0.05），通过Manipulation→Operation with Constant→Multiply Constant函数。 HoBx0N9\2  
     <?7CwW  
    tbQY&TO1  
     将数据转换成数据阵列：Manipulation→Create Numerical Data Array（参见下一张）。 GEPWb[Oa  
    COi15( G2  
    h]zok}$  
    l6zAMyau5  
     数据阵列可用于存储折射率调制。 3P_.SF  
     选择在下一个对话框中将实部转化为一个数据阵列图。 PvKGB01_  
     插值应该设置为Nearest Neighbor来得到一个像素化折射率调制。 /OKp(u;)z  
    4Q+,_iP  
    5.X/Y采样介质     eKP >} `  
    za>%hZf\  
    9^^\Z5  
     GRIN扩散器层将由双界面元件模拟。 Zl_sbIY  
     这个元件可以在平面层和任意折射率调制之间进行模拟。 cg )(L;  
     元件厚度对应于层厚度12.656μm。 /{R ^J#  
     折射率调制由采样x/y调制介质模拟。 U" @5R[=F-  
    D(z#)oDr  
    :7@[=n  
    CW;zviH5  
     基材丙烯酸的离散数据应该从miscellaneous材料目录中加载。 Q_ T,=y  
     折射率调制的数据阵列必须设置到介质中。 TJ)Nr*U3_  
     应该选择像素化折射率调制。 Cq@7oi]W0  
    kwi$%  
    h`Jc%6o  
     优化的GRIN介质是周期性结构。 UAjN  
     只优化和指定一个单周期。 t{,$?}  
     介质必须切换到周期模式。周期是 1uo |a  
    1.20764μm×1.20764μm。     58?WO}  
    7L+Wj }m  
    6.通过GRIN介质传播 \Vv)(/q{  
    $d1ow#ROgy  
    czw:xG!&  
    A._CCou  
     通过折射率调制层传播的传播模型： J^t0M\  
    - 薄元近似 ~N /%R>(v  
    - 分步光束传播方法。 hzbvR~rn  
     对于这个案例，薄元近似足够准确。 BTsvL>Wy  
     在传播面板上选择传播方法，并且编辑传播设置。 hgZvti  
     场采样必须设置为手动模式并且采样距离为4.5μm（半像素尺寸）。 yO-2.2h  
     \*PE#RB#6  
    7.模拟结果 /XG7M=A$o  
    <F`9;WX  
    角强度分布
    （参见Sc563_GRIN_Diffuser_3.lpd）
    eDo4>k"5  
    8.结论 *K>2B99TXu  
     .KYs5Qu  
     VirtualLab Fusion支持设计GRIN衍射光学元件和全息图。 lBn<\Y!^  
     优化的GRIN元件可以生成任意的二维强度分布。 @MQfeM-@  
     可以模拟通过x/y平面上任意调制的介质中的光传播。 ,!SbH  
    oCwep^P(v  
     $_%  
    QQ：2987619807 ?:q"qwt$F  
     
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