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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） P-lE,X   
    JMYM}G  
    1.模拟任务 P^ bcc  
     DvXbbhp  
     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。 )x&}{k6 %  
     设计包括两个步骤： kF *^" Cn  
    - 设计相位函数来生成一个角谱Top Hat分布。 !bD`2m[Q  
    - 基于相位调制来计算对应的折射率调制。 RiAY>:  
     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。 iu.+bX|b  
    a@WSIcX*W  
    }3mIj<I1;  
    照明光束参数 `_&7-;)i*\  
    ,`< [ej   
    &mp@;wI6@  
    波长：632.8nm JS1''^G&.  
    激光光束直径（1/e2）：700um
     oBTRO0.s+  
    6tmn1:  
    理想输出场参数 i(XqoR-x  
    KGb3n;]  
    R`|GBVbv  
    直径：1° hGvuA9d~  
    分辨率：≤0.03° KC{ HX?  
    效率：>70% /\M3O  
    杂散光：<20% q6v%HF-q4  
     vSy#[9}  
    Obu>xK(  
    2.设计相位函数 JB= L\E}  
    u($y<Q)=  
    g&V1<n\b+  
    { wx!~K  
     相位的设计请参考会话编辑器  OL|UOG  
     Sc563_GRIN_Diffuser_1.seditor和优化文档Sc563_GRIN_Diffuser_2.dp。 M7;P)da  
     设计没有离散相位级的phase-only传输。 @{!c [{x,T  
     {` Lem  
    3.计算GRIN扩散器 J0M7f]  
     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。 \{[Gdj`  
     最大折射率调制为△n=+0.05。 aJ1<X8  
     最大层厚度如下： N&t+*kF_  
    dRXF5Ox5K}  
    4.计算折射率调制 3Vl?;~ :5  
    SXA_P{j&a  
    从IFTA优化文档中显示优化的传输 2!b+}+:  
    Q}M% \v  
     将传输相位转变为实部，通过函数Manipulation→Field Quantity Operations→Move→Phase to Real。 D f H>UA  
    +,"/z\QO  
    .* xaI+:  
     生成正向函数，通过Manipulation→Amplitude/Real Part Manipulation→Lift Positive函数。 EnGVp<6R  
    EI*B(  
    UmSy p\i  
     乘以最大调制折射率（0.05），通过Manipulation→Operation with Constant→Multiply Constant函数。 $5`P~Q'U  
     c _li.]P  
    j\D_Z{m2  
     将数据转换成数据阵列：Manipulation→Create Numerical Data Array（参见下一张）。 *94<rlh{"  
    W"_")V=QBz  
    OFTyN^([@  
    c1?_L(  
     数据阵列可用于存储折射率调制。 E hROd  
     选择在下一个对话框中将实部转化为一个数据阵列图。 p ] V  
     插值应该设置为Nearest Neighbor来得到一个像素化折射率调制。 %(,Kj ~0  
    ;{79d8/=  
    5.X/Y采样介质     #%xzy@`  
    wtCz%!OYB  
    "RH pj3 si  
     GRIN扩散器层将由双界面元件模拟。 Pvq74?an`  
     这个元件可以在平面层和任意折射率调制之间进行模拟。 9"3 7va  
     元件厚度对应于层厚度12.656μm。 <0r2m4z  
     折射率调制由采样x/y调制介质模拟。 90o G+T4  
    |gW>D=rkj  
    0wCJNXm  
    WKib$(%f6  
     基材丙烯酸的离散数据应该从miscellaneous材料目录中加载。 #MbkU])  
     折射率调制的数据阵列必须设置到介质中。 F(J6 XnQ  
     应该选择像素化折射率调制。 %- W3F5NK  
    r wtU@xsD  
    v&p|9C@  
     优化的GRIN介质是周期性结构。 3,2|8Q,((!  
     只优化和指定一个单周期。 RCSG.*%%I  
     介质必须切换到周期模式。周期是 iX]Vkx  
    1.20764μm×1.20764μm。     X\:;A{  
    (*>%^C?  
    6.通过GRIN介质传播 diF-`~  
    bhqBFiuhH  
    wJs #rkW  
    ,iKL 68  
     通过折射率调制层传播的传播模型： K!c "g,S  
    - 薄元近似 eM";P/XaX  
    - 分步光束传播方法。 WdEVT,jjh  
     对于这个案例，薄元近似足够准确。 n.&z^&$w\)  
     在传播面板上选择传播方法，并且编辑传播设置。 RjC3wO::  
     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）。 zO BLF|L=  
     ^Oy97Y  
    7.模拟结果 v803@9@  
    !7C[\No(  
    角强度分布
    （参见Sc563_GRIN_Diffuser_3.lpd）
     X}@^$'W  
    8.结论 WC6yQSnY&  
     &M p??{g  
     VirtualLab Fusion支持设计GRIN衍射光学元件和全息图。 5G!0Yy['  
     优化的GRIN元件可以生成任意的二维强度分布。 &\8qN_`  
     可以模拟通过x/y平面上任意调制的介质中的光传播。 7>#?-, B  
    I!FIV^}Z(  
     .E H&GX  
    QQ：2987619807 AgEX,SPP  
     
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