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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） ',m,wp`  
    !*C^gIQGU  
    1.模拟任务 (;~[}"  
     #vLDNR  
     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。 o)"}DeV$&  
     设计包括两个步骤： Tk.MtIs)V}  
    - 设计相位函数来生成一个角谱Top Hat分布。 *v l_3S5_  
    - 基于相位调制来计算对应的折射率调制。 `!!A;G7Qg  
     设计相位函数是基于案例DO.002。在开始设计一个梯度折射率扩散器之前，我们迫切地推荐您先阅读这个案例。 =Q3Go8b4HJ  
    U NQup;#h  
    0<!kGL5  
    照明光束参数 t~sW]<qjp  
    ;S,g&%N  
    lS XhHy  
    波长：632.8nm 3w!oJB  
    激光光束直径（1/e2）：700um
     tQo"$ JN}  
    r-4I{GPb  
    理想输出场参数 (t<i? >p  
    n9cWvy&f  
    VR*5}Qp  
    直径：1° f=} u;^  
    分辨率：≤0.03° rAP+nh ans  
    效率：>70% \ E[0KvN;O  
    杂散光：<20% !Q#u i[0q  
     0IQu6 X  
    Br \/7F  
    2.设计相位函数 O=c&  
    K# _plpr  
    &/=xtO/Z{  
    3Y=T8Gi#  
     相位的设计请参考会话编辑器 Vk0O^o  
     Sc563_GRIN_Diffuser_1.seditor和优化文档Sc563_GRIN_Diffuser_2.dp。 -?LSw  
     设计没有离散相位级的phase-only传输。 [h%_`8z  
     r8^1JJ~\  
    3.计算GRIN扩散器 GN=F-*2  
     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。 Srol0D I  
     最大折射率调制为△n=+0.05。 'Nfg%)-N  
     最大层厚度如下： bsqoR8  
    aW w`v[v  
    4.计算折射率调制 eUF PzioW  
    #'$CC<*vy  
    从IFTA优化文档中显示优化的传输 RR`?o\  
    `z+:Z>>  
     将传输相位转变为实部，通过函数Manipulation→Field Quantity Operations→Move→Phase to Real。 ks(PH6:]<  
    tH>%`:  
    #cjB <APY  
     生成正向函数，通过Manipulation→Amplitude/Real Part Manipulation→Lift Positive函数。 r~t&;yRv  
    TN/I(pkt1B  
    {oz04KGsH  
     乘以最大调制折射率（0.05），通过Manipulation→Operation with Constant→Multiply Constant函数。 c!w4N5aM  
     Szwa2IdI.  
    wx<5*8zP  
     将数据转换成数据阵列：Manipulation→Create Numerical Data Array（参见下一张）。 `DWzp5Ax  
    Zh3]bg5  
    MzJ5_}  
    2uiiTg>  
     数据阵列可用于存储折射率调制。 }"q1B  
     选择在下一个对话框中将实部转化为一个数据阵列图。 #H7(dT  
     插值应该设置为Nearest Neighbor来得到一个像素化折射率调制。 nM R _ ?g  
    Y;-"Z  
    5.X/Y采样介质     RsTpjY*Xb  
    ap;*qiNFQ  
    |$bZO`^  
     GRIN扩散器层将由双界面元件模拟。 w :^b3@gd  
     这个元件可以在平面层和任意折射率调制之间进行模拟。 QI`Z[caF  
     元件厚度对应于层厚度12.656μm。 6 D!,vu  
     折射率调制由采样x/y调制介质模拟。 ,:=E+sS  
    9H.E15B  
    li/O&@g`  
    CgEeO,N]j  
     基材丙烯酸的离散数据应该从miscellaneous材料目录中加载。 BMFpkK9|  
     折射率调制的数据阵列必须设置到介质中。 7(gQ6?KsZ  
     应该选择像素化折射率调制。 BT`/O D@  
    $XT&8%|*7  
    iW)FjDTP  
     优化的GRIN介质是周期性结构。 N;Hf7K  
     只优化和指定一个单周期。 D5AKOM!`  
     介质必须切换到周期模式。周期是 Q#:,s8TW[  
    1.20764μm×1.20764μm。     w9.r`_-  
    W e9C9)0  
    6.通过GRIN介质传播 3ck;~Ncj<  
    vQBfT% &Q-  
    8i X?4qj{P  
    +yCIA\i#t6  
     通过折射率调制层传播的传播模型： B;G|2um:$  
    - 薄元近似 QD"V=}'?  
    - 分步光束传播方法。 =>S5}6  
     对于这个案例，薄元近似足够准确。 A!iV iX &y  
     在传播面板上选择传播方法，并且编辑传播设置。 ~rn82an@G  
     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）。 2psI\7UjA]  
     LuQ=i`eXx  
    7.模拟结果 /i^b;?/1  
    ??1V__w  
    角强度分布
    （参见Sc563_GRIN_Diffuser_3.lpd）
    7 NJ1cQ-}t  
    8.结论 }Qg9l|  
     LZ\}Kgi(!T  
     VirtualLab Fusion支持设计GRIN衍射光学元件和全息图。 #a}fI  
     优化的GRIN元件可以生成任意的二维强度分布。 0>E`9|   
     可以模拟通过x/y平面上任意调制的介质中的光传播。 M-|4cd]6  
    7%)4cHZ^$?  
     6aMqU?-  
    QQ：2987619807 ;t*45  
     
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