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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） 0AQ4:KV(Y  
    1WMZ$vsQUb  
    1.模拟任务 _ f%s]  
     c]|vg=W  
     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。 |})s0TU  
     设计包括两个步骤： Hloe7+5UD  
    - 设计相位函数来生成一个角谱Top Hat分布。 ]H n:c'aT  
    - 基于相位调制来计算对应的折射率调制。 kzRvLs4xM  
     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。 7_1 Iadb  
    y5j:+2|I  
    OOSf<I*>  
    照明光束参数  pRobx  
    cpa" ,8  
    8/aJ4w[A  
    波长：632.8nm ;]-08lzO<4  
    激光光束直径（1/e2）：700um
     aA|{r/.10K  
    OCx'cSs-=  
    理想输出场参数 ;\0|1Eem`  
    HqWWWCWal  
    <\^o  
    直径：1° VxN#\D i&  
    分辨率：≤0.03° hH1Q:}a  
    效率：>70% ~DK.Y   
    杂散光：<20% )4ek!G]Rb  
     ;-u]@35  
    d%P2V>P  
    2.设计相位函数 oWY3dc  
    #,#_"  
    Z {^!z  
    #7 O7O~  
     相位的设计请参考会话编辑器 $\P/ %eP  
     Sc563_GRIN_Diffuser_1.seditor和优化文档Sc563_GRIN_Diffuser_2.dp。 bPOPoq1#  
     设计没有离散相位级的phase-only传输。 daKZ*B|  
     #'&-S@/nQs  
    3.计算GRIN扩散器 ` 7iA?;  
     GRIN扩散器应该包含一个1mm厚度石英玻璃作为基板，和一个折射率调制的丙烯酸薄层。 QlGK+I>y;  
     最大折射率调制为△n=+0.05。 K:U=Y$x  
     最大层厚度如下： 8`*5[ L~~/  
    1-p#}VX  
    4.计算折射率调制 #a}w&O";  
    -KGJr  
    从IFTA优化文档中显示优化的传输 :5~Dca_iU4  
    { }/  
     将传输相位转变为实部，通过函数Manipulation→Field Quantity Operations→Move→Phase to Real。 )jL@GW  
    g4WmUV#wp  
    aftt^h  
     生成正向函数，通过Manipulation→Amplitude/Real Part Manipulation→Lift Positive函数。 ,5c7jZ5H  
    SdlO]y9E  
    QgU]3`z"  
     乘以最大调制折射率（0.05），通过Manipulation→Operation with Constant→Multiply Constant函数。 _|C3\x1c  
     55O}SUs!P  
    mHMsK}=~  
     将数据转换成数据阵列：Manipulation→Create Numerical Data Array（参见下一张）。 uY~mi9E  
    K7&]| ^M9  
    fh =R  
    {Ycgq%1>]  
     数据阵列可用于存储折射率调制。 tQzbYzGb7  
     选择在下一个对话框中将实部转化为一个数据阵列图。 Gk5'|s  
     插值应该设置为Nearest Neighbor来得到一个像素化折射率调制。 hD5@PeLh  
    ?/&X _O  
    5.X/Y采样介质     Nt8"6k_  
    *I?-A(e  
    N#M>2b<A/T  
     GRIN扩散器层将由双界面元件模拟。 ia\Gmh  
     这个元件可以在平面层和任意折射率调制之间进行模拟。 X40gJV<  
     元件厚度对应于层厚度12.656μm。 |gA@$1+}  
     折射率调制由采样x/y调制介质模拟。 "T5jz#H#/  
    @~2k5pa  
    mfZbo#KS#v  
    3|$?T|#B  
     基材丙烯酸的离散数据应该从miscellaneous材料目录中加载。 &G%AQpDW5  
     折射率调制的数据阵列必须设置到介质中。 ;0WAfu}#H  
     应该选择像素化折射率调制。 "-S!^h/v  
    "#wAGlH6>  
    Ut~YvWc9  
     优化的GRIN介质是周期性结构。 )b nGZ8h99  
     只优化和指定一个单周期。 ^kNVQJiZyG  
     介质必须切换到周期模式。周期是 x%X3FbF]  
    1.20764μm×1.20764μm。     LF.i0^#J  
    A(&\wd  
    6.通过GRIN介质传播 G--vwvL  
    %rs2{Q2k  
    > U3>I^Y  
    gs1  
     通过折射率调制层传播的传播模型： 5L6.7}B  
    - 薄元近似 aEdMZ+P.  
    - 分步光束传播方法。 Jy:@&c  
     对于这个案例，薄元近似足够准确。 Q']'KU.  
     在传播面板上选择传播方法，并且编辑传播设置。 ){GJgk|P  
     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）。 %pg)*>P h  
     0D4 4  
    7.模拟结果 %+/v")8+?  
    wa[J\lW  
    角强度分布
    （参见Sc563_GRIN_Diffuser_3.lpd）
    {C`M<2W]  
    8.结论 }k AE  
     ?z)2\D  
     VirtualLab Fusion支持设计GRIN衍射光学元件和全息图。 q#Otp\f  
     优化的GRIN元件可以生成任意的二维强度分布。 5Zc  
     可以模拟通过x/y平面上任意调制的介质中的光传播。 o$bQ-_B`  
    2pHR$GZ2  
     5Qg*j/z?  
    QQ：2987619807 :Dr4?6hdr  
     
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