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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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    在线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） V-18~+F~"a  
    !8tqYY?>@\  
    1.模拟任务 H %ScrJ#V  
     c_Iq!MH  
     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。 -i]2 b  
     设计包括两个步骤： f'Rq#b@  
    - 设计相位函数来生成一个角谱Top Hat分布。 lYU?j|n  
    - 基于相位调制来计算对应的折射率调制。 XII',&  
     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。 7wHd*{^9N  
    ~xcU6@/  
    <ka zV<"  
    照明光束参数 xu >grj  
    lU`t~|>r+  
    uEkGo5  
    波长：632.8nm I p|[  
    激光光束直径（1/e2）：700um
     0CI\Yd=  
    TRr%]qd{Hr  
    理想输出场参数 a[=ub256S  
    rj/nn)vv;  
    A2.4#Qb'  
    直径：1° vnqLcNB H  
    分辨率：≤0.03° 'fZ\uMdTx  
    效率：>70% 0|,Ij $  
    杂散光：<20% Ac\e>N  
     NleMZ  
    WUb] 8$n  
    2.设计相位函数 `2y?(BJp  
    ITD&w g  
    3S @)Ans  
    &td   
     相位的设计请参考会话编辑器 WsT   
     Sc563_GRIN_Diffuser_1.seditor和优化文档Sc563_GRIN_Diffuser_2.dp。 >|mZu)HIY;  
     设计没有离散相位级的phase-only传输。 0iKAg  
     s<5PsR  
    3.计算GRIN扩散器 I(b]V!mj:  
     GRIN扩散器应该包含一个1mm厚度石英玻璃作为基板，和一个折射率调制的丙烯酸薄层。 | g"K7XfM4  
     最大折射率调制为△n=+0.05。 <Vh }d/  
     最大层厚度如下： K*M1$@5  
    .u]d5z BR  
    4.计算折射率调制 9{Igw"9ck  
    zX6Q7Bc  
    从IFTA优化文档中显示优化的传输 T>, [V:  
    znAo]F9=J"  
     将传输相位转变为实部，通过函数Manipulation→Field Quantity Operations→Move→Phase to Real。 (~fv;}}v  
    wGWv<<Qw"  
    z Ece>=C  
     生成正向函数，通过Manipulation→Amplitude/Real Part Manipulation→Lift Positive函数。 spWo{  
    &d]@$4u$;  
    'f8'|o)  
     乘以最大调制折射率（0.05），通过Manipulation→Operation with Constant→Multiply Constant函数。 gOMy8w4>  
     `chD*@76I  
    "d2JNFIHb  
     将数据转换成数据阵列：Manipulation→Create Numerical Data Array（参见下一张）。 r6It )PQ  
    @Thrizh  
    % zO>]f&  
    tD,I7%|@  
     数据阵列可用于存储折射率调制。 SeLFubs_  
     选择在下一个对话框中将实部转化为一个数据阵列图。 AB<%GzW0(  
     插值应该设置为Nearest Neighbor来得到一个像素化折射率调制。  m=a^t  
    >` u8(  
    5.X/Y采样介质     gw$?&[wY  
    eV"Uv3  
    U[z2{\  
     GRIN扩散器层将由双界面元件模拟。 0D0uzUD-  
     这个元件可以在平面层和任意折射率调制之间进行模拟。 ((M>To_l  
     元件厚度对应于层厚度12.656μm。 un}!&*+  
     折射率调制由采样x/y调制介质模拟。  IuMJ-"  
    w%(D4ldp   
    bk]g}s  
    lHE \Z`  
     基材丙烯酸的离散数据应该从miscellaneous材料目录中加载。 # hw;aQ  
     折射率调制的数据阵列必须设置到介质中。 +`!>lo{X  
     应该选择像素化折射率调制。 "`h.8=-  
    cv. j  
    V 7D<'!  
     优化的GRIN介质是周期性结构。 fP 3t0cp  
     只优化和指定一个单周期。 (px3o'lsh  
     介质必须切换到周期模式。周期是 =Z..&H5i  
    1.20764μm×1.20764μm。     M|R\[ Zf  
    *\*]:BIe&v  
    6.通过GRIN介质传播 a6?t?: ~|  
    bGK-?BE5+A  
    ]$Q@4=fb  
    w|4CBll  
     通过折射率调制层传播的传播模型： RFq=`/>dG  
    - 薄元近似 gLlA'`!  
    - 分步光束传播方法。 L]l?_#*x  
     对于这个案例，薄元近似足够准确。 QHd|cg  
     在传播面板上选择传播方法，并且编辑传播设置。 ]C{N4Ni^Z  
     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）。 Tq?f5swsI  
     'C@yJf  
    7.模拟结果  O`Htdnu  
    V0n8fez b  
    角强度分布
    （参见Sc563_GRIN_Diffuser_3.lpd）
    <[=[|DS l  
    8.结论 -b34Wz(  
     Oq(FV[N7t  
     VirtualLab Fusion支持设计GRIN衍射光学元件和全息图。 "]q0|ZdOwH  
     优化的GRIN元件可以生成任意的二维强度分布。 M XuHA?  
     可以模拟通过x/y平面上任意调制的介质中的光传播。 C#P>3"  
    C~PP}|<~V  
     =E:sEw2j  
    QQ：2987619807 u++a0>N  
     
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