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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） 1RkN^FZOxq  
    >\JP X  
    1.模拟任务 ]D6<6OB  
     s.z)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。 %jAc8~vW?  
     设计包括两个步骤： ,.Gp_BI  
    - 设计相位函数来生成一个角谱Top Hat分布。 icG 9x  
    - 基于相位调制来计算对应的折射率调制。 )QAYjW!Z  
     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。 as:=QMV  
    {tVA(&\<  
    l&H-<Z.8m  
    照明光束参数 dwn|1%D  
    c<1$ zQY!  
    Q}&'1J  
    波长：632.8nm P~(&lu/;P  
    激光光束直径（1/e2）：700um
     !MSa -  
     ZPf&4#|  
    理想输出场参数 R5sEQ| E  
    ( %sf wv  
    B~o3Z  
    直径：1° x.gzsd  
    分辨率：≤0.03° 5T/+pC$e=  
    效率：>70% -t_&H\_T  
    杂散光：<20% [CHN3&l-5S  
     z{R Mb  
    @Hj]yb5  
    2.设计相位函数 6?"Gj}|r  
    @G& oUhS  
    0o/;cBH  
    A7QT4h&6  
     相位的设计请参考会话编辑器 ['(qeS@5O  
     Sc563_GRIN_Diffuser_1.seditor和优化文档Sc563_GRIN_Diffuser_2.dp。 d Np%=gIj  
     设计没有离散相位级的phase-only传输。 "4XjABJ4'  
     qRT5|\l  
    3.计算GRIN扩散器 uJ"#j X  
     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+z~7Je]^  
     最大折射率调制为△n=+0.05。 Ez <YD  
     最大层厚度如下： jhT/}"v  
    zRh)q,Dt  
    4.计算折射率调制 ca &zYXy  
    Jn(|.eT|  
    从IFTA优化文档中显示优化的传输 ; <- f  
    B{#Fm6  
     将传输相位转变为实部，通过函数Manipulation→Field Quantity Operations→Move→Phase to Real。 h<IAH Cz;(  
    8f,",NCgc  
    &*Z)[Bl  
     生成正向函数，通过Manipulation→Amplitude/Real Part Manipulation→Lift Positive函数。 p7},ymQ|YQ  
    b#709VHm  
    T&dc)t`o  
     乘以最大调制折射率（0.05），通过Manipulation→Operation with Constant→Multiply Constant函数。 6\h*SBI?(  
     *"|f!t  
    ;&b=>kPlZ  
     将数据转换成数据阵列：Manipulation→Create Numerical Data Array（参见下一张）。 Y}vV.q  
    =)#XZ[#F  
    '<"%>-^Gn  
    j;Z hI y  
     数据阵列可用于存储折射率调制。 %PVu>^  
     选择在下一个对话框中将实部转化为一个数据阵列图。 $hM9{  
     插值应该设置为Nearest Neighbor来得到一个像素化折射率调制。 \hJLa  
    - 6q7ze{@  
    5.X/Y采样介质     !ggHLZRlz  
    1\jj3Y'i'  
    5=s|uuw/  
     GRIN扩散器层将由双界面元件模拟。 MNfc1I_#  
     这个元件可以在平面层和任意折射率调制之间进行模拟。 Mt4`~`6  
     元件厚度对应于层厚度12.656μm。 #;2kN &  
     折射率调制由采样x/y调制介质模拟。 r*7J#M /  
    8v)Z/R-  
    2V @ pt  
    CS^|="Zs  
     基材丙烯酸的离散数据应该从miscellaneous材料目录中加载。 =+e;BYD#!  
     折射率调制的数据阵列必须设置到介质中。 |$T?P*pI.  
     应该选择像素化折射率调制。 &WbHM)_n  
    FN0<iL  
    ,|O|gh$s  
     优化的GRIN介质是周期性结构。 Lz- (1~o  
     只优化和指定一个单周期。 pfk)_;>,  
     介质必须切换到周期模式。周期是 voN,u>U  
    1.20764μm×1.20764μm。     -z/>W+k  
    Dk~ JH9#  
    6.通过GRIN介质传播 l) Cg?9  
    %F*h}i  
    CfLPs)\ACm  
    n%dh|j2u  
     通过折射率调制层传播的传播模型： e<{Ani0  
    - 薄元近似 V=GP_^F  
    - 分步光束传播方法。 Yu9(qRK  
     对于这个案例，薄元近似足够准确。 b<g9L4s  
     在传播面板上选择传播方法，并且编辑传播设置。 U,9=&"e 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）。 ds+0y;vc  
     }8'bXG+  
    7.模拟结果 6r5<uZ9w_X  
    [MM`#!K%  
    角强度分布
    （参见Sc563_GRIN_Diffuser_3.lpd）
    p6{8t}  
    8.结论 7baQ4QY?n  
     grCz@i  
     VirtualLab Fusion支持设计GRIN衍射光学元件和全息图。 5DeAH ;  
     优化的GRIN元件可以生成任意的二维强度分布。 $T'lWD*  
     可以模拟通过x/y平面上任意调制的介质中的光传播。 _nW#Cl~  
    ID=^497  
     gDsb~>rb|  
    QQ：2987619807 cr{f*U6`  
     
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