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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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    光币
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    光券
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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） pc.0;g N  
    4O`h%`M  
    1.模拟任务 * QR7t:([  
     i&HV8&KygN  
     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。 Rke:*(p*n;  
     设计包括两个步骤： 4`UT_LcI  
    - 设计相位函数来生成一个角谱Top Hat分布。 8 6+>|  
    - 基于相位调制来计算对应的折射率调制。 5o3_x ~e  
     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。 <Z__Q  
    6=g7|}  
    uc<@ Fh(  
    照明光束参数 0*AlLwO  
    s{,e^T  
    F0JFx$AoD  
    波长：632.8nm E^YbyJ=1  
    激光光束直径（1/e2）：700um
     2"MI8EK  
    )KuvG:+9W  
    理想输出场参数 d+;wDu   
    MMAC,4  
    *Vc=]Z2G^  
    直径：1° +|H'I j$  
    分辨率：≤0.03° FO5SXwx  
    效率：>70% 4bBxZY  
    杂散光：<20% "n e'iJf_(  
     C49 G&  
    i\ Vpp8<B  
    2.设计相位函数 ye%F <:O7  
    8$vH&Hd I  
    e||_j  
    bGJUu#  
     相位的设计请参考会话编辑器 m#ie{u^  
     Sc563_GRIN_Diffuser_1.seditor和优化文档Sc563_GRIN_Diffuser_2.dp。 KwHOV$lD;  
     设计没有离散相位级的phase-only传输。 nGbrWu]w  
     Vj]kJ,j\y  
    3.计算GRIN扩散器 uUe\[-~  
     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。 FSmi.7  
     最大折射率调制为△n=+0.05。 9y4rw]4zI  
     最大层厚度如下： UBVb#FNF  
    ul?BKV+3E  
    4.计算折射率调制 _+N^yw,r*  
    ^%d{i'9?  
    从IFTA优化文档中显示优化的传输 nAg(lNOWN  
    f UIs(}US  
     将传输相位转变为实部，通过函数Manipulation→Field Quantity Operations→Move→Phase to Real。 f3N:MH-c  
    zEB1Br,  
    nX~MoWH1  
     生成正向函数，通过Manipulation→Amplitude/Real Part Manipulation→Lift Positive函数。 :#/bA&  
    E5(Y*m!  
    [86'/:L\2  
     乘以最大调制折射率（0.05），通过Manipulation→Operation with Constant→Multiply Constant函数。 .vv*bx   
     UW*aSZ/?  
    %RN-J*s]  
     将数据转换成数据阵列：Manipulation→Create Numerical Data Array（参见下一张）。 /pU6trIM  
    lnDDFsA  
    nnG2z@$-  
    $<cZ<g5)  
     数据阵列可用于存储折射率调制。 z6lz*%Yi  
     选择在下一个对话框中将实部转化为一个数据阵列图。 #:|Y(,c  
     插值应该设置为Nearest Neighbor来得到一个像素化折射率调制。 kYB <FwwB  
    /;rN/ot2o  
    5.X/Y采样介质     h)rf6*hw  
    r?!xL\C\  
    m-89nOls  
     GRIN扩散器层将由双界面元件模拟。 ,}tdfkZFYl  
     这个元件可以在平面层和任意折射率调制之间进行模拟。 tA-B3 ]  
     元件厚度对应于层厚度12.656μm。 9oP{Al  
     折射率调制由采样x/y调制介质模拟。 Gme$FWa  
    f~FehN7  
    `z_7[$\~  
    |y% ].y)  
     基材丙烯酸的离散数据应该从miscellaneous材料目录中加载。 #mhD; .Wg  
     折射率调制的数据阵列必须设置到介质中。 Qu,k  
     应该选择像素化折射率调制。 t^,Qy.L0  
    dz|*n'd  
    $ rYS   
     优化的GRIN介质是周期性结构。 xLI{=sL  
     只优化和指定一个单周期。 = Y-Ne6a  
     介质必须切换到周期模式。周期是 Pp_3 n yQ  
    1.20764μm×1.20764μm。     X`n0b<  
    X-1Vp_(,TP  
    6.通过GRIN介质传播 9.zQ<k2  
    L~{Vt~H9"  
    1Wk EPj,  
    9ET+k(wI@  
     通过折射率调制层传播的传播模型： yim$y, =d  
    - 薄元近似 ms7 7{A3  
    - 分步光束传播方法。 NNw d;AC  
     对于这个案例，薄元近似足够准确。 6b70w @P!  
     在传播面板上选择传播方法，并且编辑传播设置。 Ue#yDTjc  
     场采样必须设置为手动模式并且采样距离为4.5μm（半像素尺寸）。 q#&#*6 )B  
     G}#/`]o!K  
    7.模拟结果 (VaN\+I:T  
    J7ekIQgR  
    角强度分布
    （参见Sc563_GRIN_Diffuser_3.lpd）
    e=l5j"gq  
    8.结论 g0j4<\F2\  
     r?nV Sb|[  
     VirtualLab Fusion支持设计GRIN衍射光学元件和全息图。 @CU|3Qg  
     优化的GRIN元件可以生成任意的二维强度分布。 M`P]cX)x  
     可以模拟通过x/y平面上任意调制的介质中的光传播。 0BB @E(*  
    BZ+ mO  
     r!$NZ2I  
    QQ：2987619807 ; eF4J  
     
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