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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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    只看楼主 倒序阅读 楼主  发表于: 2020-11-05
    教程565（1.0） kAliCD)  
    hNo>)$v!s  
    1.模拟任务 rM=A"  
     Av>j+O ;  
     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。 1n( }Q1fa  
     设计包括两个步骤： #jx?uS  
    - 设计相位函数来生成一个角谱Top Hat分布。 DOIWhd5:  
    - 基于相位调制来计算对应的折射率调制。 Lp)8SmN  
     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。 y;Ln ao7i  
    XL=R]IC<.  
    ;Hb[gvl   
    照明光束参数 I?g__u=n~  
    MEnHC'nI  
    mVAm^JK  
    波长：632.8nm 3a}`xCO5  
    激光光束直径（1/e2）：700um
     %u0;.3Gw  
    'm5(MC,  
    理想输出场参数 O9X:1>a@i  
    gA1in  
    .l5" X>  
    直径：1° WbWW=(N'd  
    分辨率：≤0.03° o'C.,ic?C  
    效率：>70% $2CGRhC  
    杂散光：<20% z8 ;#H tr  
     }cej5/*  
    ^p zxwt  
    2.设计相位函数 G1_@! 4  
    )9*3^v  
    `A _8nW)  
    PZ(<eJ>  
     相位的设计请参考会话编辑器 XJ~l5} y ]  
     Sc563_GRIN_Diffuser_1.seditor和优化文档Sc563_GRIN_Diffuser_2.dp。 #*$@_  
     设计没有离散相位级的phase-only传输。 +Cg"2~  
     K!c@aD:#  
    3.计算GRIN扩散器 ('6g)@=\U  
     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。 %e7(HfW-U  
     最大折射率调制为△n=+0.05。 [ky6E*dV`  
     最大层厚度如下：  5vF}F^  
    "5JNXo,H  
    4.计算折射率调制 &:I +]G/W  
    ~P#zhHw  
    从IFTA优化文档中显示优化的传输 za]p,bMX  
    H..ZvGu  
     将传输相位转变为实部，通过函数Manipulation→Field Quantity Operations→Move→Phase to Real。 %s@S|< W  
    EN)A"  
    TWR $D  
     生成正向函数，通过Manipulation→Amplitude/Real Part Manipulation→Lift Positive函数。 B4:l*P'  
    1 j^c  
    B%J%TR_  
     乘以最大调制折射率（0.05），通过Manipulation→Operation with Constant→Multiply Constant函数。 rYFau1  
     .83v~{n  
    !HjNx%o5<  
     将数据转换成数据阵列：Manipulation→Create Numerical Data Array（参见下一张）。 _|  
    IqCCfsf4  
    <j 9Mt=8M  
    c\MsVH2 |  
     数据阵列可用于存储折射率调制。 =8~R $z%  
     选择在下一个对话框中将实部转化为一个数据阵列图。 hJ[mf1je=  
     插值应该设置为Nearest Neighbor来得到一个像素化折射率调制。 rt^45~  
    1!(%<R  
    5.X/Y采样介质     IiK(^:~%  
    Az< 9hk  
    u[i7:V%  
     GRIN扩散器层将由双界面元件模拟。 1.0!H.>q  
     这个元件可以在平面层和任意折射率调制之间进行模拟。 ?5yH'9zE  
     元件厚度对应于层厚度12.656μm。 T6I%FXm}  
     折射率调制由采样x/y调制介质模拟。 sVZZp  
    l/ rZcf8z  
    ~kYqGH  
    x 1BOW  
     基材丙烯酸的离散数据应该从miscellaneous材料目录中加载。 ft/^4QcyAM  
     折射率调制的数据阵列必须设置到介质中。 +~4bB$6*4)  
     应该选择像素化折射率调制。 .^LL9{?  
    =`1m-   
    j|&DP-@g/  
     优化的GRIN介质是周期性结构。 2b#(X'ob  
     只优化和指定一个单周期。 f>8B'%]  
     介质必须切换到周期模式。周期是 ]`@]<6  
    1.20764μm×1.20764μm。     '>e79f-O)  
    9y^kb+  
    6.通过GRIN介质传播 T")i+v  
    9PKoNd^e  
    lkg"'p{  
    fi&uB9hc  
     通过折射率调制层传播的传播模型： TmYP_5g:  
    - 薄元近似 *f TG8h  
    - 分步光束传播方法。 kPO6gdwq$  
     对于这个案例，薄元近似足够准确。 fQQsb 5=i  
     在传播面板上选择传播方法，并且编辑传播设置。 ("?&p3];b  
     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）。 w<Yv`$-`  
     NT@YLhs?  
    7.模拟结果 B.YMP;7>  
    -MrtliepW*  
    角强度分布
    （参见Sc563_GRIN_Diffuser_3.lpd）
    GOf`Z'\xt  
    8.结论 o9ctJf=qn  
     oQ%\[s$  
     VirtualLab Fusion支持设计GRIN衍射光学元件和全息图。 +mc [S  
     优化的GRIN元件可以生成任意的二维强度分布。 "]T$\PJun  
     可以模拟通过x/y平面上任意调制的介质中的光传播。 JY2/YDJ  
    `S\zqF<  
     ;P;"F21^>  
    QQ：2987619807 0iJ!K;A2%  
     
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