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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） nfL-E:n=  
    jrF#DDH?I  
    1.模拟任务 Kd<c'!  
     T-;|E^  
     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。 p!b_tyJ  
     设计包括两个步骤： &bIE"ZBjt  
    - 设计相位函数来生成一个角谱Top Hat分布。 |8DMj s()*  
    - 基于相位调制来计算对应的折射率调制。 d*M:P jG@  
     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。 ~8A !..Z  
    ,Q7W))j  
    vs*Q {  
    照明光束参数 oqXs2F  
    [EdX6  
    ?}mbp4+j[  
    波长：632.8nm ,V>7eQt?  
    激光光束直径（1/e2）：700um
     HVG:q#=C  
    x{o&nhuk[S  
    理想输出场参数 R6xJw2;_  
    @4ccZ&`  
    AW\#)Em  
    直径：1° v` G[6Z  
    分辨率：≤0.03° i_[nW  
    效率：>70% dTATJ)NH  
    杂散光：<20% y)Y0SY1\j  
     vrGx<0$  
    -45xa$vv  
    2.设计相位函数 n'i~1pM,?  
    54^2=bp  
    :!cNkJa  
    ^U5g7Emf  
     相位的设计请参考会话编辑器 ?'jRUfl   
     Sc563_GRIN_Diffuser_1.seditor和优化文档Sc563_GRIN_Diffuser_2.dp。 Xy[*)<  
     设计没有离散相位级的phase-only传输。 [f8mh88 r  
     3-%F)@n  
    3.计算GRIN扩散器 Qf$3!O}G  
     GRIN扩散器应该包含一个1mm厚度石英玻璃作为基板，和一个折射率调制的丙烯酸薄层。 <$:Hf@tpMo  
     最大折射率调制为△n=+0.05。 -9X#+-  
     最大层厚度如下： YXFUZ9a#e  
    5nQxVwY  
    4.计算折射率调制 #P^cR_|\  
    O{Y_j&1  
    从IFTA优化文档中显示优化的传输 _d J"2rx  
    GcHy`bQbiX  
     将传输相位转变为实部，通过函数Manipulation→Field Quantity Operations→Move→Phase to Real。 r ?e''r  
    f,s1k[w/;  
    *~b}]M700  
     生成正向函数，通过Manipulation→Amplitude/Real Part Manipulation→Lift Positive函数。  mRYM,   
    a6/$}lCq  
    &% infPI'  
     乘以最大调制折射率（0.05），通过Manipulation→Operation with Constant→Multiply Constant函数。 7hq$vI%0  
     iN]#XIQ%  
    C5ia9LpRX  
     将数据转换成数据阵列：Manipulation→Create Numerical Data Array（参见下一张）。 !^h{7NmP[  
    0Xe?{!@a  
    1P '_EJ]M  
    wpW3%r;9  
     数据阵列可用于存储折射率调制。 D'UYHc {  
     选择在下一个对话框中将实部转化为一个数据阵列图。 gA/8Df\G:l  
     插值应该设置为Nearest Neighbor来得到一个像素化折射率调制。 s6F^z\6  
    j_#oP  
    5.X/Y采样介质     Zf [#~4  
    d8V)eZYXy~  
    TM?RH{(r  
     GRIN扩散器层将由双界面元件模拟。 !=t.AgmL  
     这个元件可以在平面层和任意折射率调制之间进行模拟。  0+P[0  
     元件厚度对应于层厚度12.656μm。 ?_<14%r;  
     折射率调制由采样x/y调制介质模拟。 )RZ:\:c  
    ^~65M/  
    +kdZfv>  
    Q9C; _Up  
     基材丙烯酸的离散数据应该从miscellaneous材料目录中加载。 fMSB  
     折射率调制的数据阵列必须设置到介质中。 S@WzvM  
     应该选择像素化折射率调制。 YS|Ve*t(L=  
    ZR"BxE0_k  
    ML= :&M!ao  
     优化的GRIN介质是周期性结构。 oDvE0"Sz  
     只优化和指定一个单周期。 9yA? 82)E  
     介质必须切换到周期模式。周期是 8t$w/#'@  
    1.20764μm×1.20764μm。     +. `  I  
    _=s{,t &u  
    6.通过GRIN介质传播 FfET 45"l  
    k NnI$(H"H  
    /#]4lFk:h  
    ^XbN&'^,HL  
     通过折射率调制层传播的传播模型： *H''.6  
    - 薄元近似 >qT4'1S*g  
    - 分步光束传播方法。 9bVPMq7}i  
     对于这个案例，薄元近似足够准确。 y"o@?bny  
     在传播面板上选择传播方法，并且编辑传播设置。 '*XX|\.  
     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）。 `dpm{s n  
     MPxe|Wws  
    7.模拟结果 N%K%0o-  
    tc2e)WZP  
    角强度分布
    （参见Sc563_GRIN_Diffuser_3.lpd）
    wFHbz9|@I  
    8.结论 q/N1q&  
     JF%_8Ye5  
     VirtualLab Fusion支持设计GRIN衍射光学元件和全息图。 x+V@f~2F  
     优化的GRIN元件可以生成任意的二维强度分布。 0Ia8x?80V  
     可以模拟通过x/y平面上任意调制的介质中的光传播。 fSL'+l3  
    sE Rm+x<  
     q%H#04Yh  
    QQ：2987619807 JXa5snh{h  
     
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