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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） i~0x/wSl_  
    E +!A0!1  
    1.模拟任务 EAPjQA-B?  
     -) LiL  
     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。 sOUQd-!"  
     设计包括两个步骤： VW/ICX~"d  
    - 设计相位函数来生成一个角谱Top Hat分布。 yrVk$k#6}  
    - 基于相位调制来计算对应的折射率调制。 3BzC'nplm  
     设计相位函数是基于案例DO.002。在开始设计一个梯度折射率扩散器之前，我们迫切地推荐您先阅读这个案例。 A4>j4\A[M  
    M\rZr3  
    .L#U^H|  
    照明光束参数 9 O2??N7f  
    y}bliN7;1e  
    U1^3 &N8  
    波长：632.8nm f\U(7)2  
    激光光束直径（1/e2）：700um
     +l)[A{  
    "vL,c]D  
    理想输出场参数 1HS43!  
    8%Eau wAx  
    ^ 9`O ^  
    直径：1° wX Kg^%t\  
    分辨率：≤0.03° :'0.  
    效率：>70% si=m5$V  
    杂散光：<20% 2{;~Bg d  
     ^Ez`WP  
    rctGa ,l  
    2.设计相位函数 T1[B*RwC  
    k(23Zt]  
    .:/[%q{k  
    [wv;CUmgc  
     相位的设计请参考会话编辑器 &cHA xker  
     Sc563_GRIN_Diffuser_1.seditor和优化文档Sc563_GRIN_Diffuser_2.dp。 i_<GSUTTr/  
     设计没有离散相位级的phase-only传输。 o<8SiVC2  
     eRm 9LOp  
    3.计算GRIN扩散器 yYN_]& ag  
     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。 &\>.j|  
     最大折射率调制为△n=+0.05。 Pof]9qE-y  
     最大层厚度如下： @h)Z8so  
    3K{G=WE$  
    4.计算折射率调制 GA+#'R  
    c>.=;'2  
    从IFTA优化文档中显示优化的传输 'LW~_\  
    ~A$y-Dt'  
     将传输相位转变为实部，通过函数Manipulation→Field Quantity Operations→Move→Phase to Real。 m4~>n(  
    /n-!dXi  
    f{+n$ Cos  
     生成正向函数，通过Manipulation→Amplitude/Real Part Manipulation→Lift Positive函数。 _oAWj]~rO  
    =s/UF_JN  
    :&`,T.N.vK  
     乘以最大调制折射率（0.05），通过Manipulation→Operation with Constant→Multiply Constant函数。 Mp,aQ0bNS  
     y1OpZ  
    ]Mb:zs<r  
     将数据转换成数据阵列：Manipulation→Create Numerical Data Array（参见下一张）。 Tx:S{n7&  
    *wp>a?sG\  
    VbfTdRD-  
    7;r Jr&.)  
     数据阵列可用于存储折射率调制。 h;DLD8L  
     选择在下一个对话框中将实部转化为一个数据阵列图。 M T]2n{e  
     插值应该设置为Nearest Neighbor来得到一个像素化折射率调制。 }=$>w@mJ  
    8d1r#sILI  
    5.X/Y采样介质     aaRc?b'/  
    88g|(k/  
    b`& :`  
     GRIN扩散器层将由双界面元件模拟。 JrNqS[c/  
     这个元件可以在平面层和任意折射率调制之间进行模拟。 |{ TVW  
     元件厚度对应于层厚度12.656μm。 Yc p<N>)  
     折射率调制由采样x/y调制介质模拟。 P={8qln,X  
    G/4~_\YMq  
    B0$ge"FK9  
    0'zX6%  
     基材丙烯酸的离散数据应该从miscellaneous材料目录中加载。 eJ+@<+vr;x  
     折射率调制的数据阵列必须设置到介质中。 Mem1X rBH  
     应该选择像素化折射率调制。 J u"K"  
    ,%d?gi"&  
    d:3OC&  
     优化的GRIN介质是周期性结构。 jeWI<ms  
     只优化和指定一个单周期。 e+O502]  
     介质必须切换到周期模式。周期是 ^^(!>n6r^  
    1.20764μm×1.20764μm。     4zhg#  
     1 .Nfl@]  
    6.通过GRIN介质传播 ^u-;VoK  
    "Ta"5XW  
    "1z#6vw5a  
    T )!k J;vc  
     通过折射率调制层传播的传播模型： Pq3m(+gf  
    - 薄元近似 nA#N,^Rr  
    - 分步光束传播方法。  RxO !h8  
     对于这个案例，薄元近似足够准确。 F2!]T=  
     在传播面板上选择传播方法，并且编辑传播设置。 s`I]>e  
     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）。 RN"Ur'+  
     6H ^=\  
    7.模拟结果 K+3+?oYKH  
     Uu0  
    角强度分布
    （参见Sc563_GRIN_Diffuser_3.lpd）
    /Y0oA3am  
    8.结论 -(JBgM"  
     kK_9I (7c  
     VirtualLab Fusion支持设计GRIN衍射光学元件和全息图。 UH`cWVLpr  
     优化的GRIN元件可以生成任意的二维强度分布。 H:]'r5sw  
     可以模拟通过x/y平面上任意调制的介质中的光传播。 <%"o-xZq7C  
    2bAH)=  
     JmF:8Q3H  
    QQ：2987619807 .f-s+J&ED  
     
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