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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） [Q9#44@{S;  
    us%dw&   
    1.模拟任务 $o2H#"  
     ]06orBV  
     本教程将介绍设计和分析生成Top Hat图案的折射率调制扩散器图层。 1- Jd Qs6  
     设计包括两个步骤： )nE=H,U?y  
    - 设计相位函数来生成一个角谱Top Hat分布。 S<fSoU+RJ  
    - 基于相位调制来计算对应的折射率调制。 jRdmQ mTJ  
     设计相位函数是基于案例DO.002。在开始设计一个梯度折射率扩散器之前，我们迫切地推荐您先阅读这个案例。 }h{8i_R  
    CCx_|>  
    CNU,\>J@$  
    照明光束参数 s9^r[l@W0U  
    %?  87#|  
    55LW[Pc  
    波长：632.8nm P?WS=w*O0  
    激光光束直径（1/e2）：700um
     J[0o 6  
    #7(?B{i  
    理想输出场参数 ^/c v8M=  
    U0X,g(2'  
    naOCa  
    直径：1° #^FDG1=  
    分辨率：≤0.03° R"Ff(1m  
    效率：>70% z.d1>w  
    杂散光：<20% WZh%iuI{C  
     "|k 4<"]  
    8_*31Y   
    2.设计相位函数 r3OR7f[  
    YmwUl>@{  
    O %m\ Q1  
    -/w#f&Y+]8  
     相位的设计请参考会话编辑器 mZG)#gW[  
     Sc563_GRIN_Diffuser_1.seditor和优化文档Sc563_GRIN_Diffuser_2.dp。 7oWT6Qa5  
     设计没有离散相位级的phase-only传输。 sV']p#HK0  
     ?:woUTyCv  
    3.计算GRIN扩散器 a*kvU"]  
     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。 \img   
     最大折射率调制为△n=+0.05。 NB^+Hcb$  
     最大层厚度如下： 4>t'4p6{  
    \>]C  
    4.计算折射率调制 xCTPsw]s  
    >))f;$D=  
    从IFTA优化文档中显示优化的传输 zhdS6Gk+  
    14DHU  
     将传输相位转变为实部，通过函数Manipulation→Field Quantity Operations→Move→Phase to Real。 1fOH$33  
    fHV%.25  
    *Ei(BrL/;  
     生成正向函数，通过Manipulation→Amplitude/Real Part Manipulation→Lift Positive函数。 UURYK~$K:  
    qG)M8xk  
    ASU.VY  
     乘以最大调制折射率（0.05），通过Manipulation→Operation with Constant→Multiply Constant函数。 G4;5$YGG  
     8 \BGL  
    ,L&d\M"f  
     将数据转换成数据阵列：Manipulation→Create Numerical Data Array（参见下一张）。 ^h?]$P  
    Z<IN>:l  
    nRHxbE}::  
    +bDBc?HZ{$  
     数据阵列可用于存储折射率调制。 T0e- X  
     选择在下一个对话框中将实部转化为一个数据阵列图。  eQU~A9  
     插值应该设置为Nearest Neighbor来得到一个像素化折射率调制。 +ktubJ@Qgj  
    j;yKL-ycB  
    5.X/Y采样介质     V'^E'[Dd{  
    6* 6 |R93  
    =@ d/SZ|(E  
     GRIN扩散器层将由双界面元件模拟。 ?RPVd8PUhN  
     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.o>G2u  
     元件厚度对应于层厚度12.656μm。 UC@Jsj~f  
     折射率调制由采样x/y调制介质模拟。 *8Kx y@  
    <Toy8-kj  
    xOt {Vsv  
    &WKAg:^k)  
     基材丙烯酸的离散数据应该从miscellaneous材料目录中加载。 A4{p(MS5  
     折射率调制的数据阵列必须设置到介质中。 oJ.5! Kg  
     应该选择像素化折射率调制。 [/Sk+ID  
    Ib(G!oO:E-  
    /T<))@$  
     优化的GRIN介质是周期性结构。 w| eVl{~p  
     只优化和指定一个单周期。 7h#*dj ef  
     介质必须切换到周期模式。周期是 k?;@5r)y-  
    1.20764μm×1.20764μm。     gwyX%9  
    ('z:XW96  
    6.通过GRIN介质传播 f=hT o!i  
    EC/=JlL`5  
     rrP_7D  
    G S&I6  
     通过折射率调制层传播的传播模型： 6L<QKE=  
    - 薄元近似 pEp$J;   
    - 分步光束传播方法。 ER,!`C]  
     对于这个案例，薄元近似足够准确。 xnOd$]  
     在传播面板上选择传播方法，并且编辑传播设置。 7 MS-Gs|  
     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）。 b5)a6qtb  
     A5E^1j}h@  
    7.模拟结果 Yb\d(k$h  
    ] ^53Qbrv  
    角强度分布
    （参见Sc563_GRIN_Diffuser_3.lpd）
    8o i{%C&-  
    8.结论 l:+$Ks  
     BG8`B'i  
     VirtualLab Fusion支持设计GRIN衍射光学元件和全息图。 l4gZHMh'  
     优化的GRIN元件可以生成任意的二维强度分布。 wx8Qz,Z  
     可以模拟通过x/y平面上任意调制的介质中的光传播。 *]:J@KGf  
    -Q6Vz=ku  
     /'a\$G"%6  
    QQ：2987619807 Vg~10Q  
     
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