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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） ]EX6Y  
    S > ~f.   
    1.模拟任务 UpGDLbf^  
     FT- .gi0  
     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。 >nghFm  
     设计包括两个步骤： DJ,LQj  
    - 设计相位函数来生成一个角谱Top Hat分布。 at_*Zh(  
    - 基于相位调制来计算对应的折射率调制。 @F<{/|P  
     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。 <J&S[`U!  
    ?l/6DT>e  
    U.Mfu9}#:  
    照明光束参数 ?n `m  
    iH }-  
    &< BBP n@\  
    波长：632.8nm +M0pmK!  
    激光光束直径（1/e2）：700um
     eut2x7Z(c  
    <#C,66k  
    理想输出场参数 pXSShU#  
    w+ R/>a( ]  
    6e+'Y"v  
    直径：1° #u hUZq  
    分辨率：≤0.03° Ds">eNq  
    效率：>70% e Wux  
    杂散光：<20% W\~^*ny P6  
     Ik0g(-d  
    SV>tw`2  
    2.设计相位函数 5[ zN M  
    ;t{q]"? W  
    u1%URen[x  
    ~(^P(  
     相位的设计请参考会话编辑器 ,0W^"f.g{m  
     Sc563_GRIN_Diffuser_1.seditor和优化文档Sc563_GRIN_Diffuser_2.dp。 ^?VQ$o2  
     设计没有离散相位级的phase-only传输。 'Zu S  
     .HS6DOQ  
    3.计算GRIN扩散器 '>"{yi-  
     GRIN扩散器应该包含一个1mm厚度石英玻璃作为基板，和一个折射率调制的丙烯酸薄层。 c  C3>Ff'  
     最大折射率调制为△n=+0.05。 53])@Mmus  
     最大层厚度如下： 1hG#  
    p\w<~ pN[  
    4.计算折射率调制 AoS7B:T;!  
    e2O6q05 ?Q  
    从IFTA优化文档中显示优化的传输 l^lb ^"o  
    HT;^u"a~  
     将传输相位转变为实部，通过函数Manipulation→Field Quantity Operations→Move→Phase to Real。 +X=*>^G(-  
    g_Z tDxz  
    h@Q^&%w  
     生成正向函数，通过Manipulation→Amplitude/Real Part Manipulation→Lift Positive函数。 KxkBP/`3Q  
    ==dKC;  
    DzAZv/h76  
     乘以最大调制折射率（0.05），通过Manipulation→Operation with Constant→Multiply Constant函数。 ?_NKyiu95  
     dJ"M#X!Zu  
    .e~"+Pe6b  
     将数据转换成数据阵列：Manipulation→Create Numerical Data Array（参见下一张）。 &xnQLz:#  
    ~ bLx2=-"  
    jc5[r;#  
    ]||b2[*  
     数据阵列可用于存储折射率调制。 W;vNmg}mn  
     选择在下一个对话框中将实部转化为一个数据阵列图。 G!q[NRu  
     插值应该设置为Nearest Neighbor来得到一个像素化折射率调制。 ue_wuZi  
    mJSfn"b}K  
    5.X/Y采样介质     C-&ymJC|  
    R BYhU55B  
    b[74$W{  
     GRIN扩散器层将由双界面元件模拟。 <3;p>4gN  
     这个元件可以在平面层和任意折射率调制之间进行模拟。 ;k<dp7^  
     元件厚度对应于层厚度12.656μm。 1R2IlUlzFr  
     折射率调制由采样x/y调制介质模拟。 M-o'`e'  
    &`r/+B_W  
    -> cL)  
    FZHA19Kb  
     基材丙烯酸的离散数据应该从miscellaneous材料目录中加载。 JVc{vSa!rm  
     折射率调制的数据阵列必须设置到介质中。 #EPC]jFk  
     应该选择像素化折射率调制。 zPby+BP  
    6mM9p)"$  
    \Vyys[MMY8  
     优化的GRIN介质是周期性结构。 aFnel8  
     只优化和指定一个单周期。 t3;Zx+Br  
     介质必须切换到周期模式。周期是 I1Q!3P  
    1.20764μm×1.20764μm。     ]\(8d[ 4  
    KdVKvs[  
    6.通过GRIN介质传播 ~YYnn7)  
    GJ ^c^`  
    / F0q8j0  
    > i/jqT/  
     通过折射率调制层传播的传播模型： cQU/z"?+  
    - 薄元近似 5hrI#fpOR  
    - 分步光束传播方法。 V b0T)C  
     对于这个案例，薄元近似足够准确。  Gl~l  
     在传播面板上选择传播方法，并且编辑传播设置。 V1aP_G-:  
     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）。 ^b8~X [1J_  
     um2a#6uo  
    7.模拟结果 D-gH_ff<]9  
    KkJqqO"EL  
    角强度分布
    （参见Sc563_GRIN_Diffuser_3.lpd）
    2\xw2VQ@P  
    8.结论 4EB\R"rWXf  
     @*6fEG{,q  
     VirtualLab Fusion支持设计GRIN衍射光学元件和全息图。 :Jd7q.  
     优化的GRIN元件可以生成任意的二维强度分布。 \-\>JPO~<  
     可以模拟通过x/y平面上任意调制的介质中的光传播。 8Y($ F2  
    l1+l@r\  
     fUT[tkb/!  
    QQ：2987619807 EZUaYp ~M  
     
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