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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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    光币
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    光券
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    只看楼主 正序阅读 楼主  发表于: 2020-11-05
    教程565（1.0） >;I8w(  
    b!@PS$BTxq  
    1.模拟任务 1z8"Gk6  
     (L*GU7m;  
     本教程将介绍设计和分析生成Top Hat图案的折射率调制扩散器图层。 ?"9h-g3`x}  
     设计包括两个步骤： am]M2+,2Ip  
    - 设计相位函数来生成一个角谱Top Hat分布。 {1OxJn1hd  
    - 基于相位调制来计算对应的折射率调制。 C12UZE;  
     设计相位函数是基于案例DO.002。在开始设计一个梯度折射率扩散器之前，我们迫切地推荐您先阅读这个案例。 Sk|e#{  
    \~hrS/$[$  
    N x&/p$d  
    照明光束参数 =:s`C,l.4  
    %, psUOY  
    G(a5@9F  
    波长：632.8nm nXRa_M(z8  
    激光光束直径（1/e2）：700um
     ]!/U9"_e"B  
    e%JIqKS  
    理想输出场参数 }:IIk-JoC  
    NbU`_^oC  
    cuQ!"iH  
    直径：1° U9:)qvMXe  
    分辨率：≤0.03° X 61|:E  
    效率：>70% n>ui'}L  
    杂散光：<20% GJ*IH9YR  
     #h[>RtP:  
    VC88re`  
    2.设计相位函数 K'ZNIRr/ C  
    * hs&^G  
    [;z\bV<S  
    /^.S nqk  
     相位的设计请参考会话编辑器 jU&m*0nL  
     Sc563_GRIN_Diffuser_1.seditor和优化文档Sc563_GRIN_Diffuser_2.dp。 e-ta7R4  
     设计没有离散相位级的phase-only传输。 U.<j2K um  
     Rs<q^w]  
    3.计算GRIN扩散器 lr>NG,N  
     GRIN扩散器应该包含一个1mm厚度石英玻璃作为基板，和一个折射率调制的丙烯酸薄层。 ] ]U)wg  
     最大折射率调制为△n=+0.05。 C(XV YND3  
     最大层厚度如下： Q ]CMm2L^f  
    Hx gC*-A$/  
    4.计算折射率调制 rC-E+%y  
    $NVVurXa  
    从IFTA优化文档中显示优化的传输 j9h/`Bn  
    +\T8`iCFB  
     将传输相位转变为实部，通过函数Manipulation→Field Quantity Operations→Move→Phase to Real。 |_TiF ;^  
    {cs>Sy 4  
    {1SsH ir>  
     生成正向函数，通过Manipulation→Amplitude/Real Part Manipulation→Lift Positive函数。 S oeoUI]m  
    H d|p@$I  
    g5nJ0=9  
     乘以最大调制折射率（0.05），通过Manipulation→Operation with Constant→Multiply Constant函数。 Ku ,wI86  
     #"UO`2~`l  
    yI: ;+K  
     将数据转换成数据阵列：Manipulation→Create Numerical Data Array（参见下一张）。 r/sSkF F  
    `}?;Ow&2CY  
    iM<$ n2t  
     rexf#W)  
     数据阵列可用于存储折射率调制。 J>A9]%M  
     选择在下一个对话框中将实部转化为一个数据阵列图。 "A}sD7xy9  
     插值应该设置为Nearest Neighbor来得到一个像素化折射率调制。 ircF3P>a?  
    r ]7: ?ir  
    5.X/Y采样介质     a dqS.xs  
    &4-;;h\H  
    <r#FI8P;X  
     GRIN扩散器层将由双界面元件模拟。 ?9\D(V  
     这个元件可以在平面层和任意折射率调制之间进行模拟。  V;%ug'j  
     元件厚度对应于层厚度12.656μm。 L/ 7AGR|;C  
     折射率调制由采样x/y调制介质模拟。 t%Jk3W/f  
    &+#5gii1i  
    R&Lqaek&W  
    H'k}/<%Q  
     基材丙烯酸的离散数据应该从miscellaneous材料目录中加载。 T<B}Z11R  
     折射率调制的数据阵列必须设置到介质中。 C<D$Y,[w  
     应该选择像素化折射率调制。 $+Ze"E  
    |}4\Gm  
    P2'N4?2  
     优化的GRIN介质是周期性结构。 uY.Ns ?8  
     只优化和指定一个单周期。 60~;UBm5O  
     介质必须切换到周期模式。周期是 kkjugm{D7  
    1.20764μm×1.20764μm。     tB4mhX|\  
    %V>%AP  
    6.通过GRIN介质传播 J%CCUl2  
    e\V -L_  
    )h}IZSm  
    @s1T|}AJ  
     通过折射率调制层传播的传播模型： eUy*0  
    - 薄元近似 u!K1K3T6k  
    - 分步光束传播方法。 8* A%k1+  
     对于这个案例，薄元近似足够准确。 >/A]C$?3  
     在传播面板上选择传播方法，并且编辑传播设置。 ]CzK{-W  
     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）。 P P J^;s  
     OyO]; Yk  
    7.模拟结果 i47LX;}  
    y > =Y  
    角强度分布
    （参见Sc563_GRIN_Diffuser_3.lpd）
    3&y-xZu]  
    8.结论 (xb2H~WrN  
     1d< b\P0  
     VirtualLab Fusion支持设计GRIN衍射光学元件和全息图。 wOf8\s1  
     优化的GRIN元件可以生成任意的二维强度分布。  i"<W6  
     可以模拟通过x/y平面上任意调制的介质中的光传播。 ~2Wus8X-  
    -$:; en?  
     tczJk1g}  
    QQ：2987619807 <[[yV  
     
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