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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） ^M9oTNk2  
    >R: +ml  
    1.模拟任务 So^`L s;S  
      )L!R~F C  
     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。 @Otc$hj  
     设计包括两个步骤： +,[3a%c)H  
    - 设计相位函数来生成一个角谱Top Hat分布。 q+z\Y?  
    - 基于相位调制来计算对应的折射率调制。 {q)B@#p  
     设计相位函数是基于案例DO.002。在开始设计一个梯度折射率扩散器之前，我们迫切地推荐您先阅读这个案例。 g?VME]:  
    NQJqS?^W&M  
    gh}AD1TN]  
    照明光束参数 B#MW`7c  
    iK]g3ew|  
    8?YW i  
    波长：632.8nm 9c^EoYpy-  
    激光光束直径（1/e2）：700um
     5%`Ul  
    J9FNjM[qe  
    理想输出场参数 ZX;k*OrW  
    55DzBV  
    aX%Zuyny  
    直径：1° nnNg^<[k3  
    分辨率：≤0.03° w'0M>2   
    效率：>70% UT~2}B9fc  
    杂散光：<20% ;5k|gW  
     O-5U|wA  
    @>@Nu g2   
    2.设计相位函数 gk1S"H  
    `Cf en8  
    LwPM7S~ *  
    ewG21 q$  
     相位的设计请参考会话编辑器 c.Y8CD.tqL  
     Sc563_GRIN_Diffuser_1.seditor和优化文档Sc563_GRIN_Diffuser_2.dp。 Q/n.T0Z ^  
     设计没有离散相位级的phase-only传输。 Nj_sU0Dt  
     "V0:Lq  
    3.计算GRIN扩散器 )JQQ4D  
     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。 A4FDR#  
     最大折射率调制为△n=+0.05。 ebe@.ZVSi  
     最大层厚度如下： *F*fH>?C#  
    $tHwJ!<$&  
    4.计算折射率调制 j2 ^T:q[  
    ()#tR^T  
    从IFTA优化文档中显示优化的传输 &i^NStqu  
    ?1:/ 6  
     将传输相位转变为实部，通过函数Manipulation→Field Quantity Operations→Move→Phase to Real。 5{0>7c|.  
    8@KFln )[  
    pf@}4PN}  
     生成正向函数，通过Manipulation→Amplitude/Real Part Manipulation→Lift Positive函数。 0r ; nz]'  
    B 9Q. s  
    ]C6[`WF  
     乘以最大调制折射率（0.05），通过Manipulation→Operation with Constant→Multiply Constant函数。 k3 [h'.ps  
     ]3,.g)U*m  
    %OW9cqL>l  
     将数据转换成数据阵列：Manipulation→Create Numerical Data Array（参见下一张）。 %Dls36F  
    z~e~K`S  
    $A@3ogoS&  
    w LN2`ucC  
     数据阵列可用于存储折射率调制。 niEEm`"  
     选择在下一个对话框中将实部转化为一个数据阵列图。 tW:/R@@  
     插值应该设置为Nearest Neighbor来得到一个像素化折射率调制。 wv.Ul rpx.  
    6q[!X0u  
    5.X/Y采样介质     #K1BJ#KUt  
    Y0yO `W4  
    Rfc&OV  
     GRIN扩散器层将由双界面元件模拟。 UX'NJ1f  
     这个元件可以在平面层和任意折射率调制之间进行模拟。 I/V )z9  
     元件厚度对应于层厚度12.656μm。 FgQ_a/*  
     折射率调制由采样x/y调制介质模拟。 BH0#Q5  
    >_aio4j}r  
    1|WpKaMoq  
    hJo^Wo  
     基材丙烯酸的离散数据应该从miscellaneous材料目录中加载。 nuO3UD3  
     折射率调制的数据阵列必须设置到介质中。 ;#yu"6{  
     应该选择像素化折射率调制。 #f3;}1(  
    ?)[zLnxc&  
    -V u/TT0  
     优化的GRIN介质是周期性结构。 G(OT"+O,  
     只优化和指定一个单周期。 RD$tc~@UB  
     介质必须切换到周期模式。周期是 EdAR<VfleA  
    1.20764μm×1.20764μm。     4%fN\f  
    q_]   
    6.通过GRIN介质传播 RQpIBsj  
    5\w=(c9A  
    !jnqA Z  
    .5!sOOs$P  
     通过折射率调制层传播的传播模型： =tc`:!$  
    - 薄元近似 |pH* CCA  
    - 分步光束传播方法。 s1Tl.p5  
     对于这个案例，薄元近似足够准确。 /iTUex7T  
     在传播面板上选择传播方法，并且编辑传播设置。 @nx}6?p\,  
     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）。 8PoHBOxpc  
     hX8gV~E=y  
    7.模拟结果 %O&m#)|  
    iRUR4Zs  
    角强度分布
    （参见Sc563_GRIN_Diffuser_3.lpd）
    &V#zkW  
    8.结论 Z<N&UFw7QJ  
     =(.mf  
     VirtualLab Fusion支持设计GRIN衍射光学元件和全息图。 ;c X^8;F0  
     优化的GRIN元件可以生成任意的二维强度分布。 d{2 y/  
     可以模拟通过x/y平面上任意调制的介质中的光传播。 YBtq0c  
    J+@MzkpK  
     q: TT4MUj<  
    QQ：2987619807 V5u}C-o  
     
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