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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
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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） k 9_`(nx  
    ?3/qz(bM  
    1.模拟任务 ]N/=Dd+|  
     7dN*lks  
     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。 pg6cF  
     设计包括两个步骤： :>rkG?NfL  
    - 设计相位函数来生成一个角谱Top Hat分布。 g6y B6vk  
    - 基于相位调制来计算对应的折射率调制。 ?L x24*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。 0^v`T%|fTX  
    # ncRb  
    imVo<Je7z(  
    照明光束参数 1]d!~  
    3(``#7  
    <NHH^M\N  
    波长：632.8nm Tg7an&#  
    激光光束直径（1/e2）：700um
     +*\u :n  
    3_C|z,\:  
    理想输出场参数 y>S.?H:P  
    c|f<u{'  
    gBd]B03  
    直径：1° R%Hi+#/dr-  
    分辨率：≤0.03° !:)s"|=  
    效率：>70% [m- >5H  
    杂散光：<20% r^2p*nr}  
     pk>^?MO  
    PG2:~$L0  
    2.设计相位函数 mR!1DQ.\<  
    Plc-4y1  
    )tG\vk=@  
    +|*IZ:w)  
     相位的设计请参考会话编辑器 8aZ=?_gvT  
     Sc563_GRIN_Diffuser_1.seditor和优化文档Sc563_GRIN_Diffuser_2.dp。 bUs0 M0y  
     设计没有离散相位级的phase-only传输。 G%BjhpL  
     ;$HftG>B  
    3.计算GRIN扩散器 3Nl <p"=  
     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。 QZ!Y2Bz(4  
     最大折射率调制为△n=+0.05。 1eA7>$w}[  
     最大层厚度如下： 6d:zb;Iz  
     ;i4Q|  
    4.计算折射率调制 GeI-\F7b  
    5sdn[Tt##  
    从IFTA优化文档中显示优化的传输 G `+T+  
    K~uXO  
     将传输相位转变为实部，通过函数Manipulation→Field Quantity Operations→Move→Phase to Real。 {ba q+  
    W'els)WJ|x  
    ht|z<XJ  
     生成正向函数，通过Manipulation→Amplitude/Real Part Manipulation→Lift Positive函数。 57aXQ8u{  
    Mc@e0  
    M\vwI"  
     乘以最大调制折射率（0.05），通过Manipulation→Operation with Constant→Multiply Constant函数。  vx\r!]  
     `Nv=B1  
    ysJQb~2q  
     将数据转换成数据阵列：Manipulation→Create Numerical Data Array（参见下一张）。 ?yZ+D z\  
    $': E\*ICb  
    IO wj>t  
    #:jHp44J  
     数据阵列可用于存储折射率调制。 [v7F1@6b  
     选择在下一个对话框中将实部转化为一个数据阵列图。 H[m:0eF'5  
     插值应该设置为Nearest Neighbor来得到一个像素化折射率调制。 ^/uA?h:]\  
    czA5n  
    5.X/Y采样介质     WJ$bf(X*  
    2iHUZzz\  
    ,NOsFO-`<  
     GRIN扩散器层将由双界面元件模拟。 ks&*O!h  
     这个元件可以在平面层和任意折射率调制之间进行模拟。 @#<D ^"  
     元件厚度对应于层厚度12.656μm。 -^K"ZP1  
     折射率调制由采样x/y调制介质模拟。 q6@Lp^f  
    ]99|KQ<s  
    0\H\lKcK  
    yZ @"\Z!  
     基材丙烯酸的离散数据应该从miscellaneous材料目录中加载。 \4&fxe  
     折射率调制的数据阵列必须设置到介质中。 kh!FR u h  
     应该选择像素化折射率调制。 }bs+-K  
    Bz^jw>1b  
    O $LfuL  
     优化的GRIN介质是周期性结构。 1!ii;s^e  
     只优化和指定一个单周期。 VQ"hUX8  
     介质必须切换到周期模式。周期是 5rwu!Y;7*  
    1.20764μm×1.20764μm。     v;BV@E0}x  
    f6EZ( v  
    6.通过GRIN介质传播 lyIl-!|  
    t 4PK}>QW  
    6,o~\8ia  
    "K  ~  
     通过折射率调制层传播的传播模型： wZG\>9~  
    - 薄元近似 DD7h^-x  
    - 分步光束传播方法。 T,7Y7c/3V  
     对于这个案例，薄元近似足够准确。 1uG"f<TsR  
     在传播面板上选择传播方法，并且编辑传播设置。 jDKO} bQ  
     场采样必须设置为手动模式并且采样距离为4.5μm（半像素尺寸）。 yGI;ye'U  
     qJ;jfh!  
    7.模拟结果 a<@1 -j<  
    7[w,:9& }  
    角强度分布
    （参见Sc563_GRIN_Diffuser_3.lpd）
    m/Oh\KlIl  
    8.结论 U [*FCD!~  
     ]"J~:{, d  
     VirtualLab Fusion支持设计GRIN衍射光学元件和全息图。 b+,' ;bW  
     优化的GRIN元件可以生成任意的二维强度分布。 lAi6sPG)0  
     可以模拟通过x/y平面上任意调制的介质中的光传播。 "*($cQ$v  
    YT8vP~  
     FFV `P  
    QQ：2987619807 ,eOB(?Ku  
     
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