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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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    在线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） 9oj#5Hq  
    +xL' LC x  
    1.模拟任务 @?n~v^  
     lNLa:j  
     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。 *b4W+E  
     设计包括两个步骤： + Pc2`,pw|  
    - 设计相位函数来生成一个角谱Top Hat分布。 2RU/oqmR  
    - 基于相位调制来计算对应的折射率调制。 GU0[K#%  
     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。 79z/(T +  
    h1~/zM/`  
    eemC;JV%  
    照明光束参数 !ra,HkU'  
    &s8vmUt  
    03n+kh  
    波长：632.8nm g8R@ol0  
    激光光束直径（1/e2）：700um
     \IhHbcF`d  
    +<T361eyY  
    理想输出场参数 oe*fgk/o9  
    F Jp<J  
    en"\2+{Cg  
    直径：1° .wO-2h{Q  
    分辨率：≤0.03° /s~BE ,su  
    效率：>70% jA? 7>"|  
    杂散光：<20% W %1/: _  
     c;,-I  
    nGM;|6x"8|  
    2.设计相位函数 5FVmk5z]d  
    cte Wl/v  
    58t_j54  
    g;7W%v5wqk  
     相位的设计请参考会话编辑器 * EPJeblAV  
     Sc563_GRIN_Diffuser_1.seditor和优化文档Sc563_GRIN_Diffuser_2.dp。 -C2[ZP-  
     设计没有离散相位级的phase-only传输。 * qJHoP;  
     J'%W_?wZ  
    3.计算GRIN扩散器 %KPQ|^WE  
     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。 3F8K F`*  
     最大折射率调制为△n=+0.05。 <Zo{D |hW  
     最大层厚度如下： !ir%Pz ^)  
    ?jU 3%"  
    4.计算折射率调制 gSHN,8. `  
    6s t^-L  
    从IFTA优化文档中显示优化的传输 R_=fH\c;  
    Qoa&]]  
     将传输相位转变为实部，通过函数Manipulation→Field Quantity Operations→Move→Phase to Real。 Eb8~i_B-  
    ~ Zw37C9J  
    sD9OV6^{?K  
     生成正向函数，通过Manipulation→Amplitude/Real Part Manipulation→Lift Positive函数。 )m I i.  
    XaaR>HljJ  
    $k+XH+1CW  
     乘以最大调制折射率（0.05），通过Manipulation→Operation with Constant→Multiply Constant函数。 VHLt, ?G  
     ?jsgBol  
    },;Z<(  
     将数据转换成数据阵列：Manipulation→Create Numerical Data Array（参见下一张）。 Zul@aS !  
    ~i]4~bkH2  
    hGI5^!Cq  
    (_Th4'(@Y  
     数据阵列可用于存储折射率调制。 braI MIQ`  
     选择在下一个对话框中将实部转化为一个数据阵列图。 xxG>Leml  
     插值应该设置为Nearest Neighbor来得到一个像素化折射率调制。 xg4wtfAbS  
    S rhBU6K  
    5.X/Y采样介质     {5 3#Xd  
    EgRuB@lw76  
    )1g\v8XT  
     GRIN扩散器层将由双界面元件模拟。 Qnx?5R-}ZU  
     这个元件可以在平面层和任意折射率调制之间进行模拟。 39x 4(  
     元件厚度对应于层厚度12.656μm。 +.v+Opp,  
     折射率调制由采样x/y调制介质模拟。 L+lX$k  
    +E+I.}sOB  
    Z ?ATWCa  
    (rQ)0g@  
     基材丙烯酸的离散数据应该从miscellaneous材料目录中加载。 >ktekO:H  
     折射率调制的数据阵列必须设置到介质中。 z3M6<.K  
     应该选择像素化折射率调制。 ,nWZJ&B  
    WHr:M/qD  
    1i#U&  
     优化的GRIN介质是周期性结构。 miV8jaV  
     只优化和指定一个单周期。 gu1n0N`b  
     介质必须切换到周期模式。周期是 >+%p }l:<\  
    1.20764μm×1.20764μm。     aW#^@||B  
    ~7H?tp.Dw  
    6.通过GRIN介质传播 -3SRGr  
    +$R%Vbd  
    ;(s.G-9S  
    3 =_to7]  
     通过折射率调制层传播的传播模型： RPkOtRKL=w  
    - 薄元近似 ^ lG^.  
    - 分步光束传播方法。 0Hr)h{!F"  
     对于这个案例，薄元近似足够准确。 iJk/fvi  
     在传播面板上选择传播方法，并且编辑传播设置。 zTze %  
     场采样必须设置为手动模式并且采样距离为4.5μm（半像素尺寸）。 8u Z4[  
     ;z o?o t/  
    7.模拟结果 [[Usrbf  
    ?Q6ZZQ~  
    角强度分布
    （参见Sc563_GRIN_Diffuser_3.lpd）
    ScC!?rTW~7  
    8.结论 xKoNo^FF  
     u"zQh|  
     VirtualLab Fusion支持设计GRIN衍射光学元件和全息图。 !Op18hP$  
     优化的GRIN元件可以生成任意的二维强度分布。 #~[mn_C  
     可以模拟通过x/y平面上任意调制的介质中的光传播。 Y0nuwX*{  
    9'!I6;M  
     RH<C:!F^  
    QQ：2987619807 hN_,Vyf  
     
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