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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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    只看楼主 倒序阅读 楼主  发表于: 2020-11-05
    教程565（1.0） Y}uCP1v  
    oo=Qt(#  
    1.模拟任务 <5NF;  
     \8<BLmf4U  
     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。 gF$V$cU  
     设计包括两个步骤： f}1&HI8r  
    - 设计相位函数来生成一个角谱Top Hat分布。 .Fnwm}  
    - 基于相位调制来计算对应的折射率调制。 Z00+!Tnd  
     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。 ]`&Yqg  
    f. FYR|%tq  
    KuMF^0V%c  
    照明光束参数 \T <$9aNb  
    XLL/4)  
    b@S Cn9  
    波长：632.8nm 3'^k$;^  
    激光光束直径（1/e2）：700um
     O2BW6Wc  
    -5T=:2M  
    理想输出场参数 2Z3('?\z~  
    G}FIjBE  
    emdoA:w+   
    直径：1° n84GZ5O>7  
    分辨率：≤0.03° xf b]b2  
    效率：>70% ,(;lIP  
    杂散光：<20% k'#(1(xj  
     QF&W`c  
    nS&3?lx9_  
    2.设计相位函数 tkXEHsRT  
    W2z*91$  
    ]R=,5kK3  
    RTv qls  
     相位的设计请参考会话编辑器 (iR ide  
     Sc563_GRIN_Diffuser_1.seditor和优化文档Sc563_GRIN_Diffuser_2.dp。 oI.G-ChP  
     设计没有离散相位级的phase-only传输。 tUgEeh6  
     (y M^  
    3.计算GRIN扩散器 Er{#ziN+  
     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。 $ZNu+tn Y  
     最大折射率调制为△n=+0.05。 5!EJxP9  
     最大层厚度如下： F$^Su<w5l  
    9:e YU =  
    4.计算折射率调制 kI:}| _  
    u-tQ9ioKC  
    从IFTA优化文档中显示优化的传输 QK+(g,)_86  
    Zc!@0  
     将传输相位转变为实部，通过函数Manipulation→Field Quantity Operations→Move→Phase to Real。 ^b7GH9<&  
    ET[k pL  
    ] Puy!Q  
     生成正向函数，通过Manipulation→Amplitude/Real Part Manipulation→Lift Positive函数。 Gkp< o  
    $2u 'N:o  
    #( 1j#\  
     乘以最大调制折射率（0.05），通过Manipulation→Operation with Constant→Multiply Constant函数。 6<$Odd  
     fwBRWr9  
    vmLxkjUm#  
     将数据转换成数据阵列：Manipulation→Create Numerical Data Array（参见下一张）。 C#H:-Q&  
    8,atX+tc  
    2KQoy;  
    '&sE=.  
     数据阵列可用于存储折射率调制。 E=cwq"  
     选择在下一个对话框中将实部转化为一个数据阵列图。 P1NJ^rX  
     插值应该设置为Nearest Neighbor来得到一个像素化折射率调制。 P(;?kg}0  
    Wy ZL9K{?  
    5.X/Y采样介质     ZvUC I8  
    <a[Yk 2  
    JR@.R ,rII  
     GRIN扩散器层将由双界面元件模拟。 QjC22lW-  
     这个元件可以在平面层和任意折射率调制之间进行模拟。 ?_v{| YI=  
     元件厚度对应于层厚度12.656μm。 HmZ{L +"  
     折射率调制由采样x/y调制介质模拟。 Vur bW=~g  
    ^mb[j`CCt  
    bcAvM;  
    !xwG% {_  
     基材丙烯酸的离散数据应该从miscellaneous材料目录中加载。 kFQ8 y~>y}  
     折射率调制的数据阵列必须设置到介质中。 UThB7(O,  
     应该选择像素化折射率调制。 JKX_q&bUw  
    e#B#B  
    [2dn\z28  
     优化的GRIN介质是周期性结构。 B}eA\O4}I  
     只优化和指定一个单周期。 l$YC/ bP  
     介质必须切换到周期模式。周期是 \T;\XAGr  
    1.20764μm×1.20764μm。     &<+ A((/i  
    _$p$")  
    6.通过GRIN介质传播 gN>2xnh'm  
    @rHK( 25+d  
    Ed:eGm }  
    R@wjccu  
     通过折射率调制层传播的传播模型： 2QNNp:`6  
    - 薄元近似 F|& {Rt  
    - 分步光束传播方法。 @&"Pci+-|  
     对于这个案例，薄元近似足够准确。 'oN\hy($,h  
     在传播面板上选择传播方法，并且编辑传播设置。 !gLkJ)  
     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）。 gZEi]/8_  
      iL= m{  
    7.模拟结果 zSE<"(a  
    /1 RAAa  
    角强度分布
    （参见Sc563_GRIN_Diffuser_3.lpd）
    KE1ao9H8wR  
    8.结论 Y $u9%0q|?  
     :d8W +|1u  
     VirtualLab Fusion支持设计GRIN衍射光学元件和全息图。 7t?*  
     优化的GRIN元件可以生成任意的二维强度分布。 Sggq3l$Qc  
     可以模拟通过x/y平面上任意调制的介质中的光传播。 jt@SZI`  
    ](B@5-^  
     9z I.pv+]  
    QQ：2987619807 z`6fotL  
     
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