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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） }V`_ (%Q-e  
    kM&-t&7  
    1.模拟任务 N:'!0|6?x-  
     !H{>c@i  
     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。 5MKM;6cA&p  
     设计包括两个步骤： 4;r,U{uR  
    - 设计相位函数来生成一个角谱Top Hat分布。 PAtv#)h  
    - 基于相位调制来计算对应的折射率调制。 TW70z]B  
     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。 ' i<4;=M&  
    5MD'AP:  
    kE8s])Z,+  
    照明光束参数 :N"&o(^  
    p]/[ji  
    2FV@ ?x0po  
    波长：632.8nm m<kJH<!j  
    激光光束直径（1/e2）：700um
     4cM0f,nc+  
    HW,v"  
    理想输出场参数 BHYguS^qz  
    -!O8V  
    +zq"dj_  
    直径：1° 0Q?%B6g$m[  
    分辨率：≤0.03° aR('u:@jHi  
    效率：>70% (_CvN=A  
    杂散光：<20% 3 H5  
     &=$f\O1Ty  
    b6sf1E  
    2.设计相位函数 " zD9R4\X.  
    O! XSU,  
    sP eTW*HeR  
    Dm8fcD  
     相位的设计请参考会话编辑器 Az8ZA~Op=  
     Sc563_GRIN_Diffuser_1.seditor和优化文档Sc563_GRIN_Diffuser_2.dp。 DI2e%`$  
     设计没有离散相位级的phase-only传输。 I"x|U[*B  
     &GJVFr~z  
    3.计算GRIN扩散器 w?^[*_Y  
     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。 6sQ;Z|!Pz  
     最大折射率调制为△n=+0.05。 Ql l{;A  
     最大层厚度如下： <)T~_s  
    $x]/|u/9  
    4.计算折射率调制 -PGxG 8S  
    !6RDq`  
    从IFTA优化文档中显示优化的传输 {=mGXd`x?l  
    GiEt;8  
     将传输相位转变为实部，通过函数Manipulation→Field Quantity Operations→Move→Phase to Real。 vt *  
    K%mR=u#%&  
    JoiGuZd>  
     生成正向函数，通过Manipulation→Amplitude/Real Part Manipulation→Lift Positive函数。 BG?>)]6  
    7Re\*[)T  
    r<!nU&FPD:  
     乘以最大调制折射率（0.05），通过Manipulation→Operation with Constant→Multiply Constant函数。 2ww H3}  
     m*N8!1Ot  
    Ng*-Bw)p]  
     将数据转换成数据阵列：Manipulation→Create Numerical Data Array（参见下一张）。 |m"Gr)Gm  
    REK):(i7P  
    F`x_W;\  
    /_{ZWLi(  
     数据阵列可用于存储折射率调制。 t[>UAr1Vt  
     选择在下一个对话框中将实部转化为一个数据阵列图。 DwGM+)!  
     插值应该设置为Nearest Neighbor来得到一个像素化折射率调制。 87+fd_G  
    U0:*?uA.  
    5.X/Y采样介质     B>!mD{N  
    a EIz,^3  
    $`/UG0rdC  
     GRIN扩散器层将由双界面元件模拟。 QkD ~  
     这个元件可以在平面层和任意折射率调制之间进行模拟。 E&y)`>Nq{  
     元件厚度对应于层厚度12.656μm。 :?g+\:`/0j  
     折射率调制由采样x/y调制介质模拟。 )?(Ux1:w)  
    )lS04|s  
    _LC*_LT_  
    8zj&e8&v  
     基材丙烯酸的离散数据应该从miscellaneous材料目录中加载。 KRT&]2  
     折射率调制的数据阵列必须设置到介质中。 A-=hvJ5T  
     应该选择像素化折射率调制。 UWV%  y P  
    W&|?8%"l]  
    MQN~I^v3  
     优化的GRIN介质是周期性结构。 !o_eK\p  
     只优化和指定一个单周期。 Komdz/g  
     介质必须切换到周期模式。周期是 ``VE<:2+  
    1.20764μm×1.20764μm。     , ftJw  
    9S}rTZkEq  
    6.通过GRIN介质传播 Jk&!(YK&  
    ny1O- `!1  
    2672oFD  
    XL.f `N.O  
     通过折射率调制层传播的传播模型： W7 Iy_>  
    - 薄元近似 xp95KxHHo  
    - 分步光束传播方法。 .qZz 'Eq[  
     对于这个案例，薄元近似足够准确。 FP=- jf/  
     在传播面板上选择传播方法，并且编辑传播设置。 xlwf @XW  
     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）。 ZZo<0kDk  
     "D_:`@V(  
    7.模拟结果 PLs`Ci|`  
    `Tyd1!~  
    角强度分布
    （参见Sc563_GRIN_Diffuser_3.lpd）
    Q> y!  
    8.结论 'ZMh<M[  
     w[gt9]}N  
     VirtualLab Fusion支持设计GRIN衍射光学元件和全息图。 S 4 17.n  
     优化的GRIN元件可以生成任意的二维强度分布。 <%uEWb)  
     可以模拟通过x/y平面上任意调制的介质中的光传播。 JP6 Noia  
    wW\@^5  
     b:Zh|-  
    QQ：2987619807 ]3I a>i  
     
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