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    [技术]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: 2023-03-21
    1.模拟任务 zKIGWH=qqm  
     ;[(= kOI  
     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。 f ,tW_g  
     设计包括两个步骤： kQ@gO[hS  
    - 设计相位函数来生成一个角谱Top Hat分布。 kCj`V2go  
    - 基于相位调制来计算对应的折射率调制。 _*O7l  
     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。 S5uJX#*;  
    {eEBrJJeB  
    EkN_8(w  
    照明光束参数 lV P9=  
    >vUB%OLyP  
    AXz-4,=xX  
    波长：632.8nm QB!jLlg(  
    激光光束直径（1/e2）：700um
     iV5}U2Vh  
    wk" l[cH>  
    理想输出场参数 o^HNF+sm  
    U z"sdi  
    d; 9*l!CF  
    直径：1° 7=}6H3|&  
    分辨率：≤0.03° J!rY 6[ t  
    效率：>70% 7$!yfMttu  
    杂散光：<20% &|)hCJu  
     7; p4Wg7k}  
    `,+#!)  
    2.设计相位函数 \Ke8W,)ew  
    ?N:B  
    xpF](>LC(  
    >^dyQyK  
     相位的设计请参考会话编辑器 J0=7'@(p  
     Sc563_GRIN_Diffuser_1.seditor和优化文档Sc563_GRIN_Diffuser_2.dp。 q(,cYu  
     设计没有离散相位级的phase-only传输。 djW cbC=g_  
     1j11|~  
    3.计算GRIN扩散器 3filAGR?  
     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。 d^PD#&"g  
     最大折射率调制为△n=+0.05。 1n_;kaY  
     最大层厚度如下： "u_i[[y  
    1!vPc93 $$  
    4.计算折射率调制 <j;]!qFR  
    hR-K@fS%l'  
    从IFTA优化文档中显示优化的传输 2Zy_5>~  
    kB o;h.[l  
     将传输相位转变为实部，通过函数Manipulation→Field Quantity Operations→Move→Phase to Real。 *.oKI@  
    q(78fZ *X  
    ;+sl7qlA4  
     生成正向函数，通过Manipulation→Amplitude/Real Part Manipulation→Lift Positive函数。 -;$nb~y  
    k0L] R5W  
    r088aUO P  
     乘以最大调制折射率（0.05），通过Manipulation→Operation with Constant→Multiply Constant函数。 'TL2%T/)t  
     G8eD7%{b:)  
    -ey)J +?t  
     将数据转换成数据阵列：Manipulation→Create Numerical Data Array（参见下一张）。 xRlYr# %  
    D?^Y`G$.  
    zN%97q_  
    K/^ +eoW(  
     数据阵列可用于存储折射率调制。 <?YA,"~  
     选择在下一个对话框中将实部转化为一个数据阵列图。 %]!adro~  
     插值应该设置为Nearest Neighbor来得到一个像素化折射率调制。 iRNLKi  
    eX"''PA  
    5.X/Y采样介质     qy ,"X)^#  
    dy<27=  
    {pWBwf>R C  
     GRIN扩散器层将由双界面元件模拟。 Fi4UaJ3K  
     这个元件可以在平面层和任意折射率调制之间进行模拟。 \:Za[6  
     元件厚度对应于层厚度12.656μm。 7NJFWz!  
     折射率调制由采样x/y调制介质模拟。 yoQ\lk  
    e`iEy=W  
    9C/MRmv`  
    a[sKE?  
     基材丙烯酸的离散数据应该从miscellaneous材料目录中加载。 $ KB  
     折射率调制的数据阵列必须设置到介质中。 aE)by-'  
     应该选择像素化折射率调制。 *)'Vvu<  
    E =AVrv5T  
    <r~wZ}s  
     优化的GRIN介质是周期性结构。 ]]2k}A[-I  
     只优化和指定一个单周期。 <^8*<;PaG  
     介质必须切换到周期模式。周期是 "$|Zr  
    1.20764μm×1.20764μm。     $'{=R 45Z  
    +Rwx% =  
    6.通过GRIN介质传播 m|O1QM;T  
    j+kC-U;  
    )&,{?$.  
    _Zc4=c,K  
     通过折射率调制层传播的传播模型： FJ54S  
    - 薄元近似 .Q* 'r& n  
    - 分步光束传播方法。 19t{|w<  
     对于这个案例，薄元近似足够准确。 Vn, >< g  
     在传播面板上选择传播方法，并且编辑传播设置。 s_[VHPN  
     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）。 =lp1Z>  
     ;b0NGa(k  
    7.模拟结果 I4t*?  
    `s"d]/85VW  
    角强度分布
    （参见Sc563_GRIN_Diffuser_3.lpd）
    V'pqxjfd  
    8.结论 asVX82<  
     j}f[W [2  
     VirtualLab Fusion支持设计GRIN衍射光学元件和全息图。 c5% 6Y2W0  
     优化的GRIN元件可以生成任意的二维强度分布。 TQ ]dW  
     可以模拟通过x/y平面上任意调制的介质中的光传播。 eSfnB_@x2  
     
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