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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） >hsuAU.UOR  
    ~^US/"  
    1.模拟任务 MQTdk*L_]  
     q9*MNHg }  
     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。 tY/vL^mi  
     设计包括两个步骤： "VUYh$=[  
    - 设计相位函数来生成一个角谱Top Hat分布。 )b4$A:  
    - 基于相位调制来计算对应的折射率调制。 4,P bg|  
     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。 IApT'QNM  
    L8$1K&!  
    K 1#ji*Tp  
    照明光束参数 ig#r4nQ=  
    b$JBL_U5Ch  
    aMuVqZw  
    波长：632.8nm 5er@)p_  
    激光光束直径（1/e2）：700um
     ]N)DS+V/  
    pbk$o{$`W  
    理想输出场参数 FQsUm?ac:  
    U.oksD9 v  
    *VeW?mY,P  
    直径：1° JMa3btLy(  
    分辨率：≤0.03° E1V^}dn  
    效率：>70% Mt>oI SN&d  
    杂散光：<20% Zj9c9  
     k5BXirB  
    ?+CV1 ]  
    2.设计相位函数 qYB~VE03  
    nD6G  
    :7.Me ;RA  
    sfD5!Z9#1  
     相位的设计请参考会话编辑器 F`+\>ae$h  
     Sc563_GRIN_Diffuser_1.seditor和优化文档Sc563_GRIN_Diffuser_2.dp。 wxQ>ifi9Z  
     设计没有离散相位级的phase-only传输。 WrGK\Vw[  
     oF:v JDSS  
    3.计算GRIN扩散器 K?.e|  
     GRIN扩散器应该包含一个1mm厚度石英玻璃作为基板，和一个折射率调制的丙烯酸薄层。 .IrNa>J~  
     最大折射率调制为△n=+0.05。 H=c`&N7E  
     最大层厚度如下： mLbN/M  
    *|:Q%xr-  
    4.计算折射率调制 v4vf }.L]  
    n> w`26MMp  
    从IFTA优化文档中显示优化的传输 n(ir[w#,]"  
    :<S<f%  
     将传输相位转变为实部，通过函数Manipulation→Field Quantity Operations→Move→Phase to Real。 )r6EW`$  
    ~f>2U]F>5  
    np$ zo  
     生成正向函数，通过Manipulation→Amplitude/Real Part Manipulation→Lift Positive函数。 _k66Mkd#b  
    }^ FulsC  
    Rd&9E  
     乘以最大调制折射率（0.05），通过Manipulation→Operation with Constant→Multiply Constant函数。 R[[ ,q:4  
     n%%7KTqu  
     ht97s  
     将数据转换成数据阵列：Manipulation→Create Numerical Data Array（参见下一张）。 \.{AAj^qD  
    7 h=QW5  
    - xm{&0e)  
    q3e8#R)l  
     数据阵列可用于存储折射率调制。 rfcN/:k  
     选择在下一个对话框中将实部转化为一个数据阵列图。 Z9`TwS@x[  
     插值应该设置为Nearest Neighbor来得到一个像素化折射率调制。 f'En#-?O  
    f>9s!Hpu_  
    5.X/Y采样介质     Bik*b)9y2  
    ?,knit2x  
    =6 r:A<F!n  
     GRIN扩散器层将由双界面元件模拟。 *<4Em{rZ5  
     这个元件可以在平面层和任意折射率调制之间进行模拟。 w|Cx>8P8@  
     元件厚度对应于层厚度12.656μm。 .giz=* q+  
     折射率调制由采样x/y调制介质模拟。 /#LW"4;*  
    AC%JC+  
    77 r(*.O|  
    c "= N  
     基材丙烯酸的离散数据应该从miscellaneous材料目录中加载。 'cZN{ZMWG  
     折射率调制的数据阵列必须设置到介质中。 .10y0F L4  
     应该选择像素化折射率调制。 ;\;M =&{}  
    kyw/LE3$-  
    i&Fiq&V)[  
     优化的GRIN介质是周期性结构。 n]Li->1  
     只优化和指定一个单周期。 /*)Tl   
     介质必须切换到周期模式。周期是 ( <*e  
    1.20764μm×1.20764μm。     M" lg%j  
    "UVFU-Z  
    6.通过GRIN介质传播 '\q f^?9  
    \Gp*x\<^Z  
    ?Ke eHMu  
    !BIOY!M  
     通过折射率调制层传播的传播模型： qPGuo5^  
    - 薄元近似 +_l^ #?o,  
    - 分步光束传播方法。 q%YV$$c   
     对于这个案例，薄元近似足够准确。 z;\dL  
     在传播面板上选择传播方法，并且编辑传播设置。 W;6vpPhg#!  
     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）。 ?DV5y|}pj  
     Ucw yxX I  
    7.模拟结果 Rf-[svA  
    Kn;D?ioY  
    角强度分布
    （参见Sc563_GRIN_Diffuser_3.lpd）
    GwU?wIIj^  
    8.结论 (oz$B0HO:  
     {No L  
     VirtualLab Fusion支持设计GRIN衍射光学元件和全息图。 266oTER]v:  
     优化的GRIN元件可以生成任意的二维强度分布。 SGc8^%-`  
     可以模拟通过x/y平面上任意调制的介质中的光传播。 \00DqL(Oj`  
    6.1)IQkO  
     a,t``'c;  
    QQ：2987619807 aolN<u3G  
     
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