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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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    在线infotek
    科学家
     
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    只看楼主 正序阅读 楼主  发表于: 2023-03-21
    1.模拟任务 A8?uCkG  
     Vf67gux  
     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。 q;dg,Om  
     设计包括两个步骤： |fx*F}1  
    - 设计相位函数来生成一个角谱Top Hat分布。 OC$Y8Ofr  
    - 基于相位调制来计算对应的折射率调制。 yw|O,V<4N  
     设计相位函数是基于案例DO.002。在开始设计一个梯度折射率扩散器之前，我们迫切地推荐您先阅读这个案例。 < sJ  
    a&6e~E$K2  
    n+Ia@ $|m  
    照明光束参数 >a@c5  
    LV4]YC  
    eIz T(3(  
    波长：632.8nm `u%`N j  
    激光光束直径（1/e2）：700um
     S H"e x,=  
    STDT]3.  
    理想输出场参数 B 4pJg  
    (x{6N^J.t  
    ~ kdxJP"  
    直径：1° \ /3Xb  
    分辨率：≤0.03° >tfy\PY:  
    效率：>70% X>C l{.  
    杂散光：<20% N`FgjnQ`  
     I`?6>Z+%)  
    |IbCN  
    2.设计相位函数 K&zp2V  
    /8\gT(@  
    UenB4  
    (Kl96G<Wej  
     相位的设计请参考会话编辑器 S&y(A0M  
     Sc563_GRIN_Diffuser_1.seditor和优化文档Sc563_GRIN_Diffuser_2.dp。 >[]@Df,p  
     设计没有离散相位级的phase-only传输。 m{(G%n>E&  
     -nbo[K  
    3.计算GRIN扩散器 {5tb.{  
     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。 Ax*=kZmH|  
     最大折射率调制为△n=+0.05。 a?4'',~  
     最大层厚度如下： j[z o~Y4z  
    d4Y8q1  
    4.计算折射率调制 Mqu>#lL  
    =2[5 g!qX  
    从IFTA优化文档中显示优化的传输 1wX0x.4d  
    $Hr qX?&r  
     将传输相位转变为实部，通过函数Manipulation→Field Quantity Operations→Move→Phase to Real。 K3QE>@']  
    H 1`}3}"  
    ? Xb8B5  
     生成正向函数，通过Manipulation→Amplitude/Real Part Manipulation→Lift Positive函数。 'l+).},  
    > YHwWf-  
    ys+ AY^/  
     乘以最大调制折射率（0.05），通过Manipulation→Operation with Constant→Multiply Constant函数。 O?<R.W<QI  
     )/BI :)  
    =Ri'Pr x&  
     将数据转换成数据阵列：Manipulation→Create Numerical Data Array（参见下一张）。 !;";L5()  
    YGRv``(  
    4l0ON>W(  
    Bnju_)U5)  
     数据阵列可用于存储折射率调制。 L*TPLS[lh  
     选择在下一个对话框中将实部转化为一个数据阵列图。 f>LwsP  
     插值应该设置为Nearest Neighbor来得到一个像素化折射率调制。 %A@Q%l6  
    ykY#Y}?^  
    5.X/Y采样介质     iNn]~L1  
    ?}y{tav=  
     >'>onAIL  
     GRIN扩散器层将由双界面元件模拟。 ?&Zfb  
     这个元件可以在平面层和任意折射率调制之间进行模拟。 RrMC[2=  
     元件厚度对应于层厚度12.656μm。 }!tJ3G  
     折射率调制由采样x/y调制介质模拟。 >j [> 0D  
    `~zY!sK  
    m&EJ @,H  
    "I"(yiKD  
     基材丙烯酸的离散数据应该从miscellaneous材料目录中加载。 JI{|8)S  
     折射率调制的数据阵列必须设置到介质中。 ?T+Uu  
     应该选择像素化折射率调制。 E^uWlUb{  
    Ood8Qty(  
    F$l]#G.@A  
     优化的GRIN介质是周期性结构。 >heFdKq1  
     只优化和指定一个单周期。 %kM|Hk3d  
     介质必须切换到周期模式。周期是 N1dp%b9W(  
    1.20764μm×1.20764μm。     C_>dJYM  
    cR 0+`&  
    6.通过GRIN介质传播 xHs8']*\  
    ^a=,,6T  
    u`Ew^-">  
    {VWX?Mm  
     通过折射率调制层传播的传播模型： qPJU}(9#B  
    - 薄元近似 P<AN`un  
    - 分步光束传播方法。 {-28%  
     对于这个案例，薄元近似足够准确。 1BQB8i-,  
     在传播面板上选择传播方法，并且编辑传播设置。 J|k~e,C  
     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）。 *], ]E;  
     Dps0$f c  
    7.模拟结果 !<psK[  
    0~qnwe[g}  
    角强度分布
    （参见Sc563_GRIN_Diffuser_3.lpd）
    Vz$X0C=W;H  
    8.结论 Hu"?wZj  
     -]1F ] d  
     VirtualLab Fusion支持设计GRIN衍射光学元件和全息图。 ?eUhHKS5  
     优化的GRIN元件可以生成任意的二维强度分布。 Pb05>J3N  
     可以模拟通过x/y平面上任意调制的介质中的光传播。 JJL#Y  
     
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