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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） 4E$6&,\  
    o~x49%X<c  
    1.模拟任务 3|Y.+W  
     2N&S__  
     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。 gp\o|igT  
     设计包括两个步骤： C9%A?'`  
    - 设计相位函数来生成一个角谱Top Hat分布。 PmUq~YZ7  
    - 基于相位调制来计算对应的折射率调制。 6(B[(Af  
     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。 vf!lhV-UG+  
    O2~Q(q'   
    Jb!s#g  
    照明光束参数 ZjgfkZAS  
    dsZ-|C  
    |v"&Y  
    波长：632.8nm  _dVA^m  
    激光光束直径（1/e2）：700um
     RbEtNwG@c  
    NE?tfj  
    理想输出场参数 !$0ozDmD  
    D' h%.  
    RPTIDA))  
    直径：1° fTI~wF8!  
    分辨率：≤0.03° GS,}]c=  
    效率：>70% _lw:lZM?  
    杂散光：<20% jrO{A3<E  
     0w".o!2\U{  
    ~T\:".C  
    2.设计相位函数 j-/F *P  
    'DB'lP  
    j2%M-y4E  
    ^Zq3K  
     相位的设计请参考会话编辑器 .#Lu/w' -M  
     Sc563_GRIN_Diffuser_1.seditor和优化文档Sc563_GRIN_Diffuser_2.dp。 UmP\;  
     设计没有离散相位级的phase-only传输。 o[k,{`M0  
     M^y5 Dep  
    3.计算GRIN扩散器 oazy%n(KZ  
     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。  rUBc5@|  
     最大折射率调制为△n=+0.05。 z4s{a(Tsd  
     最大层厚度如下： aB~=WWLR\  
    (+.R8  
    4.计算折射率调制 l\&Tw[O  
    K]>X31Ho  
    从IFTA优化文档中显示优化的传输 n{z!L-x^b  
    K;~I ;G  
     将传输相位转变为实部，通过函数Manipulation→Field Quantity Operations→Move→Phase to Real。  tZN'OoZ  
    9y*pn|A[F  
    ?[hkh8|  
     生成正向函数，通过Manipulation→Amplitude/Real Part Manipulation→Lift Positive函数。 &}b-aAt  
    <w0$0ku  
    +`~kt4W  
     乘以最大调制折射率（0.05），通过Manipulation→Operation with Constant→Multiply Constant函数。 HhT6gJWrU  
     w4;1 ('  
    `>\>'V<&  
     将数据转换成数据阵列：Manipulation→Create Numerical Data Array（参见下一张）。 -Z&9pI(3R~  
    T']G:jkb  
    0`kaT ?>  
    Q|nGY:98  
     数据阵列可用于存储折射率调制。 ]|K@0,  
     选择在下一个对话框中将实部转化为一个数据阵列图。 , n47.S  
     插值应该设置为Nearest Neighbor来得到一个像素化折射率调制。 -e_L2<7  
    l#!6 tw+e?  
    5.X/Y采样介质     ),4c b  
    K`twbTU  
    oGqbk x  
     GRIN扩散器层将由双界面元件模拟。 oTxE]a,  
     这个元件可以在平面层和任意折射率调制之间进行模拟。 ,&rHBNS  
     元件厚度对应于层厚度12.656μm。 ,I8[tiR"b  
     折射率调制由采样x/y调制介质模拟。 P~OD d(  
    S2"H E`  
    @LR:^>&*  
    $g]'$PB  
     基材丙烯酸的离散数据应该从miscellaneous材料目录中加载。 g+/m:(7[s|  
     折射率调制的数据阵列必须设置到介质中。 vuNq7V*}  
     应该选择像素化折射率调制。 FKk.BA957h  
     ^#&:-4/  
    } ^n346^  
     优化的GRIN介质是周期性结构。 H 5'Ke+4.e  
     只优化和指定一个单周期。 9 az{j 1  
     介质必须切换到周期模式。周期是 i>=!6Hu2  
    1.20764μm×1.20764μm。     J(=io_\bO  
    NmZowh$M  
    6.通过GRIN介质传播  @1O.;  
    \"?5CHz*  
    ynU20g  
    /}#@uC  
     通过折射率调制层传播的传播模型： .{ r %C4q9  
    - 薄元近似 p2uZ*sY(D  
    - 分步光束传播方法。 xHi.N*~D  
     对于这个案例，薄元近似足够准确。 _/@u[dWeL  
     在传播面板上选择传播方法，并且编辑传播设置。 b[`fQv$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）。 Tt\G y  
     2(K@V6j$M  
    7.模拟结果 db5@+_  
    OCN@P+L3q  
    角强度分布
    （参见Sc563_GRIN_Diffuser_3.lpd）
    T6fm`uL&L  
    8.结论 vZ/Bzy@|  
     $I:&5o i  
     VirtualLab Fusion支持设计GRIN衍射光学元件和全息图。 ~Rk ~Zn  
     优化的GRIN元件可以生成任意的二维强度分布。 We?cRb  
     可以模拟通过x/y平面上任意调制的介质中的光传播。 ;FO( mL(  
    k;xIo(:  
     K *xca(6  
    QQ：2987619807 XX[CTh?O%  
     
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