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    [技术]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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    光币
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    只看楼主 倒序阅读 楼主  发表于: 2023-03-21
    1.模拟任务 fjRVYOG#  
     o&?c,FwN  
     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。 UX)GA[WI  
     设计包括两个步骤： .11l(M  
    - 设计相位函数来生成一个角谱Top Hat分布。 1>J.kQR^  
    - 基于相位调制来计算对应的折射率调制。 M~taZt4  
     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。 ENTcTrTn  
    G(&[1V%x  
    a: "1LnvR  
    照明光束参数 $o[-xNn1  
    m-AF&( ;K  
    FU3K?A B  
    波长：632.8nm <~ smBd  
    激光光束直径（1/e2）：700um
     Ei4^__g\'  
    4[gmA  
    理想输出场参数 ku]5sd >b  
    y(COB6r  
    4D?h}U /  
    直径：1° !mNst$-H4  
    分辨率：≤0.03° 75# 8P?i  
    效率：>70% 3V k8'  
    杂散光：<20% VE )D4RL  
     ]cpb;UfM  
    *()['c#CC  
    2.设计相位函数 g*V.u]U!i  
    rnIj pc F  
    *g(d}C!  
    ppAbG,7  
     相位的设计请参考会话编辑器 h* S"]ye5  
     Sc563_GRIN_Diffuser_1.seditor和优化文档Sc563_GRIN_Diffuser_2.dp。 b RR N  
     设计没有离散相位级的phase-only传输。 `OfhzOp  
     Q0xO;20  
    3.计算GRIN扩散器 7>yd  
     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。 A,~3oQV  
     最大折射率调制为△n=+0.05。 S#/BWNz|  
     最大层厚度如下： mfr aw2H  
    >]h{[kU %4  
    4.计算折射率调制 X=sE1RB  
    ._}}@V_/  
    从IFTA优化文档中显示优化的传输 =g#PP@X]D!  
    t#NPbLZ  
     将传输相位转变为实部，通过函数Manipulation→Field Quantity Operations→Move→Phase to Real。 S2$E`' J  
    !M~:#k  
    0+>g/ >  
     生成正向函数，通过Manipulation→Amplitude/Real Part Manipulation→Lift Positive函数。 Sy8t2lk  
    Z0<Vss  
    ]\39#  
     乘以最大调制折射率（0.05），通过Manipulation→Operation with Constant→Multiply Constant函数。 HWjJ.;k}a  
     g257jarkMF  
    _^<vp  
     将数据转换成数据阵列：Manipulation→Create Numerical Data Array（参见下一张）。 &f.5:u%{b  
    u+)!C*ho  
    7P{= Pv+  
    5{! fa  
     数据阵列可用于存储折射率调制。 )PN8HJAArh  
     选择在下一个对话框中将实部转化为一个数据阵列图。 !:+U-mb*  
     插值应该设置为Nearest Neighbor来得到一个像素化折射率调制。 Thggas,  
    7Jb&~{DVk  
    5.X/Y采样介质     [+[ W\6  
    |O8e;v72g^  
    rc=E%Qv%?  
     GRIN扩散器层将由双界面元件模拟。 3p#UEH3  
     这个元件可以在平面层和任意折射率调制之间进行模拟。 s\*p|vc  
     元件厚度对应于层厚度12.656μm。 48xgl1R(j  
     折射率调制由采样x/y调制介质模拟。 x^y$pr  
    )q$[uS_1[  
    G@s:|oe  
    !.R-|<2|6  
     基材丙烯酸的离散数据应该从miscellaneous材料目录中加载。 / 4Q=%n  
     折射率调制的数据阵列必须设置到介质中。 1]} \h]*  
     应该选择像素化折射率调制。 |gk*{3~y  
    x.1= QF{!  
    d!I%AlV  
     优化的GRIN介质是周期性结构。 Ec7xwPk  
     只优化和指定一个单周期。 U N?tn}`!  
     介质必须切换到周期模式。周期是 JQ+Mg&&Q  
    1.20764μm×1.20764μm。     %`~4rf"7  
    ev&l=(hY  
    6.通过GRIN介质传播 w hI4@#  
    -l=C7e  
    #c|l|Xvq2  
    }cz58%  
     通过折射率调制层传播的传播模型： RY5e%/bg~U  
    - 薄元近似 KE\>T:  
    - 分步光束传播方法。 ?"b __(3  
     对于这个案例，薄元近似足够准确。 X0*+]tRg  
     在传播面板上选择传播方法，并且编辑传播设置。 ],c0nz^%BR  
     场采样必须设置为手动模式并且采样距离为4.5μm（半像素尺寸）。 sD3Ts;k  
     ` k] TOc  
    7.模拟结果 VmQ^F| {  
    b8a (.}8*  
    角强度分布
    （参见Sc563_GRIN_Diffuser_3.lpd）
    i7H([b<_m  
    8.结论 +HE,Q6-A  
     za6 hyd^  
     VirtualLab Fusion支持设计GRIN衍射光学元件和全息图。 QmBHD;Gf  
     优化的GRIN元件可以生成任意的二维强度分布。 -IIrrY O  
     可以模拟通过x/y平面上任意调制的介质中的光传播。 3g7]$}  
     
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