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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） ) H=}bqn  
    3h t>eaHi  
    1.模拟任务 OXu*w l(z  
     FvpaU\D  
     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。 3j<:g%5  
     设计包括两个步骤： 1eQfc{[g  
    - 设计相位函数来生成一个角谱Top Hat分布。 |NuX9!S  
    - 基于相位调制来计算对应的折射率调制。 aY`qbJy  
     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。 .U}"ONd9e  
    ;MRK*sfw{  
     B=)&43)\  
    照明光束参数 Rdb[{Ruxb  
    99 W-sV  
    9vIqGz-o  
    波长：632.8nm } U <T>0  
    激光光束直径（1/e2）：700um
     : L}Fm2^  
    ~)J]`el,Q  
    理想输出场参数 R"@J*\;$T  
    j}P xq  
    R`M>w MLH  
    直径：1° >fZ N?>`  
    分辨率：≤0.03° 3JhT  
    效率：>70% vbFi# |EU  
    杂散光：<20% o8<0#W@S  
     %Xe#'qNq)  
    War<a#0  
    2.设计相位函数 kH;DAphk  
    t2bv nh  
    n*(9:y=l1  
    ;/-v4  
     相位的设计请参考会话编辑器 I^}q;L![\  
     Sc563_GRIN_Diffuser_1.seditor和优化文档Sc563_GRIN_Diffuser_2.dp。 ~!V5Ug_2  
     设计没有离散相位级的phase-only传输。 0)<\jo1 F  
     d,%e? 8x5  
    3.计算GRIN扩散器 8bf_W3  
     GRIN扩散器应该包含一个1mm厚度石英玻璃作为基板，和一个折射率调制的丙烯酸薄层。 R'Gka1v  
     最大折射率调制为△n=+0.05。 V$ 8go#5  
     最大层厚度如下： `.oWmBey\  
    >z{*>i,m1  
    4.计算折射率调制 =7^rKrD  
    PhUG}94  
    从IFTA优化文档中显示优化的传输 TRLz>mQ  
    'gBGZ?^N!U  
     将传输相位转变为实部，通过函数Manipulation→Field Quantity Operations→Move→Phase to Real。 g=ehAg  
    m-xnbTcQ  
    @=i- *U  
     生成正向函数，通过Manipulation→Amplitude/Real Part Manipulation→Lift Positive函数。 <@F.qMl  
    C0f<xhp?j  
    Np2I*l6W  
     乘以最大调制折射率（0.05），通过Manipulation→Operation with Constant→Multiply Constant函数。 a:q>7V|%$  
     MWGs:tpL4  
    c+BD37S  
     将数据转换成数据阵列：Manipulation→Create Numerical Data Array（参见下一张）。 OBnf5*eJ  
    0f_+h %%=  
    F.rNh`44  
    X mmb^2I  
     数据阵列可用于存储折射率调制。 H[WsHq;T+9  
     选择在下一个对话框中将实部转化为一个数据阵列图。 <w,NMu"  
     插值应该设置为Nearest Neighbor来得到一个像素化折射率调制。 95XQ?%  
    o"kVA;5<G  
    5.X/Y采样介质     Ee~<PDzB  
    Jn |sS(Q}  
    [TW?sW^0  
     GRIN扩散器层将由双界面元件模拟。 6%-RKQi  
     这个元件可以在平面层和任意折射率调制之间进行模拟。 hSN{jl{L`  
     元件厚度对应于层厚度12.656μm。 {/)q=  
     折射率调制由采样x/y调制介质模拟。 Yg<L pjq5X  
    mRurGaR  
    =00c1v  
    B5A/Iv)2  
     基材丙烯酸的离散数据应该从miscellaneous材料目录中加载。 ;c/|LXc\  
     折射率调制的数据阵列必须设置到介质中。 >P<8E2}*  
     应该选择像素化折射率调制。 e7_.Xr~[  
    ^cz4nW<  
    hR4\:s+[  
     优化的GRIN介质是周期性结构。 CD! Aa  
     只优化和指定一个单周期。 u?Uu>9@Z  
     介质必须切换到周期模式。周期是 O|} p=ny  
    1.20764μm×1.20764μm。     LJ8 t@ui  
    B,5kG{2!  
    6.通过GRIN介质传播 hl/) 1sOIR  
    BNw};.lO  
    >iV2>o_  
    ZLGglT'EW>  
     通过折射率调制层传播的传播模型： ;],Js1 m  
    - 薄元近似 q\$k'(k>35  
    - 分步光束传播方法。 QomihQnc  
     对于这个案例，薄元近似足够准确。 u\A L`'v  
     在传播面板上选择传播方法，并且编辑传播设置。 R<<U(.E  
     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）。 mx!EuF$I  
     n1Wo<$#  
    7.模拟结果 mB5Sm|{  
    w7%.EA{N  
    角强度分布
    （参见Sc563_GRIN_Diffuser_3.lpd）
    D#k ~lEPub  
    8.结论 <r1/& RW,  
     h}U>K4BJ  
     VirtualLab Fusion支持设计GRIN衍射光学元件和全息图。 *-';ycOvr  
     优化的GRIN元件可以生成任意的二维强度分布。 u9*7Buou^  
     可以模拟通过x/y平面上任意调制的介质中的光传播。 xxQgX~'x  
    ] :SbvsPm  
     3Fg{?C_l  
    QQ：2987619807 cakwGs_{  
     
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