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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） y0Fb_"}  
    dz:E?  
    1.模拟任务 Sxnpq Vbk  
     xR-%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。 cA2V2S)  
     设计包括两个步骤： jfP*"uUK  
    - 设计相位函数来生成一个角谱Top Hat分布。 zpzK>DH(  
    - 基于相位调制来计算对应的折射率调制。 fFMlDg[];  
     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。 r(6Y*<  
    "~#3&3HVS  
    Tre]"2l  
    照明光束参数 EOIN^4V"  
    :WjpzgPuN  
    \MsTB|Z  
    波长：632.8nm {'N Z.  
    激光光束直径（1/e2）：700um
     US+Q~GTA  
    <C_jF  
    理想输出场参数 Lco~,OE  
    Ye\rB\-  
    rxVanDb=W  
    直径：1° cpe+XvBuK  
    分辨率：≤0.03° 4~ q5,^kgB  
    效率：>70% )YYf1o[+  
    杂散光：<20% :iK(JE`   
     qaqBOHI6G  
    rDD:7*z  
    2.设计相位函数  j?A/#  
    ED2a}Tt>Z  
    ",p;Sd  
    H~oail{EQ  
     相位的设计请参考会话编辑器 XQrF4l  
     Sc563_GRIN_Diffuser_1.seditor和优化文档Sc563_GRIN_Diffuser_2.dp。 _- [''(E  
     设计没有离散相位级的phase-only传输。 2n,*Nd`  
     ^Xuvy{TkPH  
    3.计算GRIN扩散器 jk"`Z<j~  
     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。 XpIklL7  
     最大折射率调制为△n=+0.05。 P!~MZ+7#&  
     最大层厚度如下： %OtFHhb  
    -<c=US  
    4.计算折射率调制  jPC[_g  
    Qwz}B  
    从IFTA优化文档中显示优化的传输 ~< P 0]ju  
    bo<~jb{  
     将传输相位转变为实部，通过函数Manipulation→Field Quantity Operations→Move→Phase to Real。  N O2XA\  
    t#yk ->,  
    ^aIPN5CK  
     生成正向函数，通过Manipulation→Amplitude/Real Part Manipulation→Lift Positive函数。 PUz*!9HC  
    5(Cl1Yse=r  
    ]fm'ZY&  
     乘以最大调制折射率（0.05），通过Manipulation→Operation with Constant→Multiply Constant函数。 3ovWwZ8&  
     UN7EF/!Zz  
    #ml S}~n  
     将数据转换成数据阵列：Manipulation→Create Numerical Data Array（参见下一张）。 g-qP;vy@"q  
    \Lq h j  
    BoA/6FRi[  
    k=2Lo  
     数据阵列可用于存储折射率调制。 T`/AY?#  
     选择在下一个对话框中将实部转化为一个数据阵列图。 <i<J^-W  
     插值应该设置为Nearest Neighbor来得到一个像素化折射率调制。 %`k6w3qI  
    he#J|p  
    5.X/Y采样介质     |D'4uN8\  
    ~aw.(A?MI  
    2;xIL]  
     GRIN扩散器层将由双界面元件模拟。 S,D8F&bg  
     这个元件可以在平面层和任意折射率调制之间进行模拟。 1ofKt=|=  
     元件厚度对应于层厚度12.656μm。 gwNq x"  
     折射率调制由采样x/y调制介质模拟。 TbA}BFT`  
    kM!kD4&  
    OL5v).Bb  
    5Y?L>QU"  
     基材丙烯酸的离散数据应该从miscellaneous材料目录中加载。 o-;E>N7t  
     折射率调制的数据阵列必须设置到介质中。 6L:x^bM  
     应该选择像素化折射率调制。 m2 -Sx  
    xE1 eT,  
    <DpevoF  
     优化的GRIN介质是周期性结构。 R|JC1f8P5  
     只优化和指定一个单周期。 kTKq/G,Ft  
     介质必须切换到周期模式。周期是 sPd Gw~{  
    1.20764μm×1.20764μm。     kSC}aN'  
    vVj  
    6.通过GRIN介质传播 KjV:|  
    V zBqjE_  
    A+HF@Uw}^  
    ^*S ,xP  
     通过折射率调制层传播的传播模型： 6Vww;1 J  
    - 薄元近似 u,F nAh?"  
    - 分步光束传播方法。 >d~WH@o`G  
     对于这个案例，薄元近似足够准确。 ?:Mr=]sD  
     在传播面板上选择传播方法，并且编辑传播设置。 I6~pV@h^=  
     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）。 oV)~@0B&0  
     QFfK0X8cC  
    7.模拟结果 KuWWUjCE  
    Yaj0;Lo[wt  
    角强度分布
    （参见Sc563_GRIN_Diffuser_3.lpd）
    -8'C\R|J+  
    8.结论 J~=n`pW  
     _\=`6`b)  
     VirtualLab Fusion支持设计GRIN衍射光学元件和全息图。 qd+h$ "p  
     优化的GRIN元件可以生成任意的二维强度分布。 n 9\ C2r  
     可以模拟通过x/y平面上任意调制的介质中的光传播。 jQk*8   
    Kqun^"Df  
     og4UhP^UET  
    QQ：2987619807 .e3NnOzyxS  
     
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