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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） ` i[26Qb  
    m^ xTV-#l@  
    1.模拟任务 |nQfgl=V  
     kZ% AGc  
     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。 Z[@ i/. I  
     设计包括两个步骤： 5=TgOS]R  
    - 设计相位函数来生成一个角谱Top Hat分布。 !4p{ b f  
    - 基于相位调制来计算对应的折射率调制。 ;?Pz0,{h  
     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。 9 /H~hEVK  
    l+Wux$6U  
    8>C4w 5kF  
    照明光束参数 JO|j?%6YY  
    {vD$odi  
    'Dfs&sm  
    波长：632.8nm RE t&QP  
    激光光束直径（1/e2）：700um
     (pELd(*Ga  
    Wet0qt]  
    理想输出场参数 BwHJr(n  
     LDg9@esi  
    s\d3u`G  
    直径：1° !~E/Rp  
    分辨率：≤0.03° VD.TosVeWo  
    效率：>70% VN)WBv  
    杂散光：<20% gclj:7U  
     u$JAjA  
    sV"tN2W@  
    2.设计相位函数 (U 'n1s/X  
    C1-U2@  
    }%XB*pzQ  
    g]f<k2  
     相位的设计请参考会话编辑器 sPK]:i C  
     Sc563_GRIN_Diffuser_1.seditor和优化文档Sc563_GRIN_Diffuser_2.dp。 b()8l'x_|K  
     设计没有离散相位级的phase-only传输。 XoyxS:=>|[  
     5]i#l3")  
    3.计算GRIN扩散器 %E%=Za  
     GRIN扩散器应该包含一个1mm厚度石英玻璃作为基板，和一个折射率调制的丙烯酸薄层。 0L>3 i8'  
     最大折射率调制为△n=+0.05。 EeYL~ORdi  
     最大层厚度如下： WoXAOj%iW  
    g+o$&'\  
    4.计算折射率调制 8$-MUF,  
    *A9v8$  
    从IFTA优化文档中显示优化的传输 %/2 ` u  
    `O7vPE  
     将传输相位转变为实部，通过函数Manipulation→Field Quantity Operations→Move→Phase to Real。 G4i%/_JU  
    8fQ~UcT$  
    'N{1b_v?  
     生成正向函数，通过Manipulation→Amplitude/Real Part Manipulation→Lift Positive函数。 l i<9nMZ<  
    `)O9 '568  
    IEm?'o:  
     乘以最大调制折射率（0.05），通过Manipulation→Operation with Constant→Multiply Constant函数。 7}xQ4M\u$  
     Y's=31G@  
    G:e=9qTf  
     将数据转换成数据阵列：Manipulation→Create Numerical Data Array（参见下一张）。 4s m [y8  
    S[y'{;  
    Dml?.-Uv<  
    Rc)]A&J  
     数据阵列可用于存储折射率调制。 b#7nt ?`7p  
     选择在下一个对话框中将实部转化为一个数据阵列图。 0faf4LzU!  
     插值应该设置为Nearest Neighbor来得到一个像素化折射率调制。 b$2=w^*  
    {ZUk!o>m@  
    5.X/Y采样介质     nIH(2j  
    lsV>sW4]Z  
    ydD:6bBX  
     GRIN扩散器层将由双界面元件模拟。 O4-#)#-)S~  
     这个元件可以在平面层和任意折射率调制之间进行模拟。 Wda?$3!^q  
     元件厚度对应于层厚度12.656μm。 >0kL9_9{  
     折射率调制由采样x/y调制介质模拟。 j&DlI_  
    v0r:qku  
    , JH*l:7  
    WA}'[h   
     基材丙烯酸的离散数据应该从miscellaneous材料目录中加载。 ~H''RzN  
     折射率调制的数据阵列必须设置到介质中。 |%4nU#GoB  
     应该选择像素化折射率调制。 + o< 7*  
    .dzw5R&  
    tqA-X[^  
     优化的GRIN介质是周期性结构。 fwtsr>SV  
     只优化和指定一个单周期。 R]od/u/$  
     介质必须切换到周期模式。周期是 +4t \j<T  
    1.20764μm×1.20764μm。     wB8548C}-  
    +2E~=xX  
    6.通过GRIN介质传播 "j%Gr :a  
    lxTqGwx  
    34k(:]56|  
    mC ]Krnx  
     通过折射率调制层传播的传播模型： \sGJs8#v][  
    - 薄元近似 !6.LSY,E  
    - 分步光束传播方法。 =[4C[s  
     对于这个案例，薄元近似足够准确。 / pe.?Zd  
     在传播面板上选择传播方法，并且编辑传播设置。 !/2kJOSp  
     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）。 fk^DkV^<  
     =]Y'xzJuu  
    7.模拟结果 +L?;g pVE&  
    &hpznIN  
    角强度分布
    （参见Sc563_GRIN_Diffuser_3.lpd）
    cmf*BkS  
    8.结论 I2{zy|&  
     eJOo~HIWQ  
     VirtualLab Fusion支持设计GRIN衍射光学元件和全息图。 L#vk77  
     优化的GRIN元件可以生成任意的二维强度分布。 L-W*h  
     可以模拟通过x/y平面上任意调制的介质中的光传播。 Qm3 RXO  
    o) eW5s,6  
     Xa8_kv_  
    QQ：2987619807 =aT8=ihP  
     
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