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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） c6X}2a'  
    @8;W\L$~1  
    1.模拟任务 1@QZnF5[  
     <;#~l*  
     本教程将介绍设计和分析生成Top Hat图案的折射率调制扩散器图层。 FE2f'e  
     设计包括两个步骤： -3;*K4z$/  
    - 设计相位函数来生成一个角谱Top Hat分布。 h $L/<3oP6  
    - 基于相位调制来计算对应的折射率调制。 pO ml8SQf  
     设计相位函数是基于案例DO.002。在开始设计一个梯度折射率扩散器之前，我们迫切地推荐您先阅读这个案例。 L"{JRbh[  
    D"J!\_o  
    X&0 uI*r  
    照明光束参数 ^!9~Nwn  
    -5I2ga  
    }T%}wdj  
    波长：632.8nm 'J6 M*vO  
    激光光束直径（1/e2）：700um
     l,,> & F  
    Z(Bp 0a  
    理想输出场参数 t5#rps\;  
    \9/ b!A  
    %=/)  
    直径：1° }lfnnK#  
    分辨率：≤0.03° 8erSt!oM  
    效率：>70% ?)`L$Vr=  
    杂散光：<20% O }(VlR2  
     [$ejp>'Ud  
    sIK;x]Q)  
    2.设计相位函数 1$%V{4bJ  
    J,AR5@)1  
    > 3&: 5  
    .R9IL-3fO  
     相位的设计请参考会话编辑器 %Mk0QKzUo  
     Sc563_GRIN_Diffuser_1.seditor和优化文档Sc563_GRIN_Diffuser_2.dp。 |m80]@>  
     设计没有离散相位级的phase-only传输。 <K8\n^i~c  
     WC|.g,9#  
    3.计算GRIN扩散器 72oF,42y  
     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。 4*'pl.rb>  
     最大折射率调制为△n=+0.05。 hED=u/ql[  
     最大层厚度如下： C\di7z:  
    x}Aw)QCh+r  
    4.计算折射率调制 aEWWFN  
    k&. Jk B"  
    从IFTA优化文档中显示优化的传输 ^9 ePfF)5  
    &&VqD w  
     将传输相位转变为实部，通过函数Manipulation→Field Quantity Operations→Move→Phase to Real。 hb^7oq"a  
    9\]^|?zQ`  
    :@!ic<p  
     生成正向函数，通过Manipulation→Amplitude/Real Part Manipulation→Lift Positive函数。 Nqrmp" ]  
    x >^Si/t  
    <~n$1aA  
     乘以最大调制折射率（0.05），通过Manipulation→Operation with Constant→Multiply Constant函数。 H8`(O"V  
     9M1d%jT  
    OBP1B@|l$+  
     将数据转换成数据阵列：Manipulation→Create Numerical Data Array（参见下一张）。 w );6K[+;  
    ]- 4QNc=  
    R hvfC5Hq  
    k:#P|z$UD  
     数据阵列可用于存储折射率调制。 W@Lu;g.Yc  
     选择在下一个对话框中将实部转化为一个数据阵列图。 d\FJFMW*9  
     插值应该设置为Nearest Neighbor来得到一个像素化折射率调制。 9> g,  
    %LZ({\5K#f  
    5.X/Y采样介质     N1}={yF.fQ  
    K%X^n>O7C  
    HH@qz2w  
     GRIN扩散器层将由双界面元件模拟。 vMs$ceq  
     这个元件可以在平面层和任意折射率调制之间进行模拟。 i7utKj*57  
     元件厚度对应于层厚度12.656μm。 LJ(1RK GCz  
     折射率调制由采样x/y调制介质模拟。 ]<q[Do8k  
    6^c>,.R  
    }GZ}Q5  
    *r$+&8V\n  
     基材丙烯酸的离散数据应该从miscellaneous材料目录中加载。 }LijnHH.  
     折射率调制的数据阵列必须设置到介质中。 ~DsECnD  
     应该选择像素化折射率调制。 Kbb78S30  
    `QUy;%+  
    *s>BG1$<  
     优化的GRIN介质是周期性结构。 -M1YE  
     只优化和指定一个单周期。 = pzn u+,  
     介质必须切换到周期模式。周期是 S9>0t0  
    1.20764μm×1.20764μm。     zWb4([P;  
    \C`~S7jC  
    6.通过GRIN介质传播 {|yob4N  
    ryc& n5  
    |-CnT:|o  
    ?l$Nf@-  
     通过折射率调制层传播的传播模型： YTjkPj:  
    - 薄元近似 $Tb G+Eb8  
    - 分步光束传播方法。 PGARXw+  
     对于这个案例，薄元近似足够准确。 C>[fB|^  
     在传播面板上选择传播方法，并且编辑传播设置。 .]9c/  
     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）。 M!tXN&V]  
     2"d!(J6}K  
    7.模拟结果 ( &frUQm  
    w1|A5q'M  
    角强度分布
    （参见Sc563_GRIN_Diffuser_3.lpd）
    DS%\SrC  
    8.结论 2*w:tT8+X  
     }h}<! s  
     VirtualLab Fusion支持设计GRIN衍射光学元件和全息图。 f5GdZ_  
     优化的GRIN元件可以生成任意的二维强度分布。 >"@?ir  
     可以模拟通过x/y平面上任意调制的介质中的光传播。 )#}mH@  
    Z xb_K  
     ,~);EC=`  
    QQ：2987619807 wV)}a5+  
     
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