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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） &Ef_p-e-P  
    ~L?q.*q  
    1.模拟任务 EL:Az~]V  
     (0!U,8zz  
     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。 %y[ t+)!E  
     设计包括两个步骤： g1(`a`M  
    - 设计相位函数来生成一个角谱Top Hat分布。 K!qV82b='{  
    - 基于相位调制来计算对应的折射率调制。 w ;]~2$  
     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。 M&ec%<lM  
    {hi'LA-4@  
    IiB"F<&[j{  
    照明光束参数 -iySU 6  
    ?X~U[dV?  
    vI0::ah/  
    波长：632.8nm n+H);Dg<8  
    激光光束直径（1/e2）：700um
     W?2Z31;7  
    5o2|QL  
    理想输出场参数 Hmv@7$9s\  
    L%5g]=  
    .TKKjS%8  
    直径：1° @ZtDjxN &  
    分辨率：≤0.03° 7!jb ID~  
    效率：>70% X.FFBKjf[e  
    杂散光：<20% m8NKuhu  
     ]x^v;r~  
    n81z 0lnr  
    2.设计相位函数 sY@x(qkIOc  
    <p\iB'y  
    D9-D%R,  
    qcR"i+b  
     相位的设计请参考会话编辑器 ~[3B<^e  
     Sc563_GRIN_Diffuser_1.seditor和优化文档Sc563_GRIN_Diffuser_2.dp。 AA~6r[*~  
     设计没有离散相位级的phase-only传输。 2Pic4Z  
     ,-.a! a  
    3.计算GRIN扩散器 d!#qBn$*[  
     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。 <L>$Y#wU  
     最大折射率调制为△n=+0.05。 KQ2jeJ/pj  
     最大层厚度如下： az;o7[rI^  
    yp\s Jc`  
    4.计算折射率调制 V>:ubl8j0l  
    2-x#|9  
    从IFTA优化文档中显示优化的传输 ~E*`+kD  
    #P5tTCM  
     将传输相位转变为实部，通过函数Manipulation→Field Quantity Operations→Move→Phase to Real。 ^E= w3g&  
    JsyLWv@6xa  
    =6^phZ(  
     生成正向函数，通过Manipulation→Amplitude/Real Part Manipulation→Lift Positive函数。 }RN&w ]<  
    -1<*mbb0  
    tC4 7P[b  
     乘以最大调制折射率（0.05），通过Manipulation→Operation with Constant→Multiply Constant函数。 Avr2MaY{h  
     Z0Df~ @  
    <P#]U"?A  
     将数据转换成数据阵列：Manipulation→Create Numerical Data Array（参见下一张）。 `2.2; Vk  
    '/ v@q]!  
    *g~\lFX,u  
    t8\XO j  
     数据阵列可用于存储折射率调制。 Qz9*o  
     选择在下一个对话框中将实部转化为一个数据阵列图。 X0e#w?  
     插值应该设置为Nearest Neighbor来得到一个像素化折射率调制。 y;1l].L  
    yx&'W_Q@  
    5.X/Y采样介质     P8=!/L2?  
    V Mb r@9  
    OjRJyhzS*  
     GRIN扩散器层将由双界面元件模拟。 YMfjTt@Q  
     这个元件可以在平面层和任意折射率调制之间进行模拟。 +ew9%={zB  
     元件厚度对应于层厚度12.656μm。 ;8J+Q0V  
     折射率调制由采样x/y调制介质模拟。 xIb^x=|h  
    f_qW+fN::s  
    +=&A1{kR3  
    o:8*WCiqrN  
     基材丙烯酸的离散数据应该从miscellaneous材料目录中加载。 YH^h ?s  
     折射率调制的数据阵列必须设置到介质中。 Tye[iJ  
     应该选择像素化折射率调制。 Q{"QpVY8  
    QM 'Db`B  
    MPI=^rc2  
     优化的GRIN介质是周期性结构。 `am]&0g^+(  
     只优化和指定一个单周期。 <C6*-j1oz  
     介质必须切换到周期模式。周期是 U-0A}@N  
    1.20764μm×1.20764μm。     hA!kkNqV  
    F|3iKK022  
    6.通过GRIN介质传播 oP 4z>  
    Od5I:p]N  
    @.SuHd  
    Kfl#78$d  
     通过折射率调制层传播的传播模型： .,$<waGD  
    - 薄元近似 D<:J6W7]  
    - 分步光束传播方法。 q|_t=YM@  
     对于这个案例，薄元近似足够准确。 Fo@cz"%  
     在传播面板上选择传播方法，并且编辑传播设置。 32KL~32Y  
     场采样必须设置为手动模式并且采样距离为4.5μm（半像素尺寸）。 |NoTwK  
     l6O8:XI  
    7.模拟结果 MzudCMF  
    W{z{AxS  
    角强度分布
    （参见Sc563_GRIN_Diffuser_3.lpd）
    oR_qAb  
    8.结论 YN>k5\M_v  
     4UV<Q*B\F  
     VirtualLab Fusion支持设计GRIN衍射光学元件和全息图。 p3R: 3E6p  
     优化的GRIN元件可以生成任意的二维强度分布。  s%c>Ge  
     可以模拟通过x/y平面上任意调制的介质中的光传播。 Sh+$w=vC  
    Y!C8@B$MR3  
     O<EFm}Ae  
    QQ：2987619807 \)' o{l&  
     
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