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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） crU]P $a  
    ;k8U5=6a  
    1.模拟任务 X_#,5t=7  
     \<x{U3q5  
     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。 c{!XDiT]P  
     设计包括两个步骤： ty b-VO  
    - 设计相位函数来生成一个角谱Top Hat分布。 :2-!bLo}&  
    - 基于相位调制来计算对应的折射率调制。 2$1D+(5;  
     设计相位函数是基于案例DO.002。在开始设计一个梯度折射率扩散器之前，我们迫切地推荐您先阅读这个案例。 /igbn  
    ?Bsc;:KF  
    uEdeA'*^  
    照明光束参数 ::!{f+Up  
    &I?d(Z=:\  
    R![1\Yv&  
    波长：632.8nm Df0m  
    激光光束直径（1/e2）：700um
     { u1\M  
    9`5qVM1O{  
    理想输出场参数 fe7DS)U  
    ]`\~(*;[W9  
    #& &  
    直径：1° X;3gKiD  
    分辨率：≤0.03° B2)SNhF2Y  
    效率：>70% ])mYE }g  
    杂散光：<20% ePe/@g1K*  
     p"o_0 {8  
    C%;J9(r  
    2.设计相位函数 5 DvD  
    c8M'/{4rH  
    jmva0K},SE  
    9+co `t.  
     相位的设计请参考会话编辑器 R2dCp|6A  
     Sc563_GRIN_Diffuser_1.seditor和优化文档Sc563_GRIN_Diffuser_2.dp。 <amdPo+2D  
     设计没有离散相位级的phase-only传输。 R;F z"J  
     g:fzf>oQ>p  
    3.计算GRIN扩散器 j(];b+>  
     GRIN扩散器应该包含一个1mm厚度石英玻璃作为基板，和一个折射率调制的丙烯酸薄层。 |gM@}!DL  
     最大折射率调制为△n=+0.05。 THz=_L6  
     最大层厚度如下： S01 Bc  
    Lb%:u5X\D@  
    4.计算折射率调制 Dt]*M_  
    LABLT;c  
    从IFTA优化文档中显示优化的传输 dS~#Lzm  
    v>p}f"$`  
     将传输相位转变为实部，通过函数Manipulation→Field Quantity Operations→Move→Phase to Real。 U$AV"F&!&}  
    Z)RV6@(  
    QHbjZJ N  
     生成正向函数，通过Manipulation→Amplitude/Real Part Manipulation→Lift Positive函数。 Hy#<fKz`!  
    .eG_>2'1  
    p^?]xD(  
     乘以最大调制折射率（0.05），通过Manipulation→Operation with Constant→Multiply Constant函数。 uI+^8-HZ;  
     c_)lTI4  
    UeN+}`!l  
     将数据转换成数据阵列：Manipulation→Create Numerical Data Array（参见下一张）。 cj9<!"6  
    h . R bdG  
    ip2BvN&  
    i")ucrf  
     数据阵列可用于存储折射率调制。 :WnF>zN  
     选择在下一个对话框中将实部转化为一个数据阵列图。 2j*o[kAE  
     插值应该设置为Nearest Neighbor来得到一个像素化折射率调制。 88M$mjx  
    'I1^70bB  
    5.X/Y采样介质     O`Ge|4  
    a^.5cJ$]  
    SKrkB~%z  
     GRIN扩散器层将由双界面元件模拟。 t+m ug  
     这个元件可以在平面层和任意折射率调制之间进行模拟。 G5'HrV  
     元件厚度对应于层厚度12.656μm。 Mh*^@_h?  
     折射率调制由采样x/y调制介质模拟。 Y+ea  
    XonI   
    LSW1,}/B  
    [{cMEV&  
     基材丙烯酸的离散数据应该从miscellaneous材料目录中加载。 qo62!q  
     折射率调制的数据阵列必须设置到介质中。 j3)fmlA  
     应该选择像素化折射率调制。 \1cJ?/$_Of  
    Pq)C(Z  
    0ntf%#2{  
     优化的GRIN介质是周期性结构。 j SXVLyz  
     只优化和指定一个单周期。 L[cl$ pYV  
     介质必须切换到周期模式。周期是 O'~;|-Z<  
    1.20764μm×1.20764μm。     Q R<q[@)F  
    3F|#nq  
    6.通过GRIN介质传播 Ph|\%P`>%  
    "L~qsFL  
    t +@UC+aW  
    Zh,{e/j  
     通过折射率调制层传播的传播模型： \oc*  
    - 薄元近似 C lekB  
    - 分步光束传播方法。 Zm~oV?6  
     对于这个案例，薄元近似足够准确。 j1U,X  
     在传播面板上选择传播方法，并且编辑传播设置。 *mTx0sQz(J  
     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）。 =&xN dc  
     t/L:Y=7w  
    7.模拟结果 s6| S#  
    ^YwTO/Q|  
    角强度分布
    （参见Sc563_GRIN_Diffuser_3.lpd）
    / 1R` E9  
    8.结论 tNbZ{=I>  
     n#lZRwhq  
     VirtualLab Fusion支持设计GRIN衍射光学元件和全息图。 tsvh/)V  
     优化的GRIN元件可以生成任意的二维强度分布。 R@Kzdeo  
     可以模拟通过x/y平面上任意调制的介质中的光传播。 7"0l>0 \  
    3T7,Y(<V  
     x=~$ik++  
    QQ：2987619807 |Xv]s61  
     
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