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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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    只看楼主 倒序阅读 楼主  发表于: 2023-03-21
    1.模拟任务 e p^0Cd/  
     J@5 OZFMZ  
     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。 ]uZH  0  
     设计包括两个步骤： lojn8uL  
    - 设计相位函数来生成一个角谱Top Hat分布。 ^KlOD_GN|  
    - 基于相位调制来计算对应的折射率调制。 9W8Dp?:  
     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。 ?-VN+ d7  
    ff0B*0  
    -Av/L>TxlI  
    照明光束参数 ~)Z`Q  
    ERZ[t\g)  
    5|b/G  
    波长：632.8nm 8sg *qQ  
    激光光束直径（1/e2）：700um
     c;e ,)$)-|  
    Z\Q7#dl  
    理想输出场参数 W6PGv1iaW>  
    W) _B(;$]  
    "gO5dZ\0  
    直径：1° ]+Vcuzq/  
    分辨率：≤0.03° `7j,njCX.  
    效率：>70% '71btd1  
    杂散光：<20% 83h3C EQ  
     $@x kKe"  
    Ob+&!XTp?0  
    2.设计相位函数 9D<HJ(  
    [q@%)F  
    v Zxy9Wmc  
    okv7@8U#p  
     相位的设计请参考会话编辑器 @|@43}M]C-  
     Sc563_GRIN_Diffuser_1.seditor和优化文档Sc563_GRIN_Diffuser_2.dp。 o i?ak  
     设计没有离散相位级的phase-only传输。 j oG>=o  
     ..t=Y#  
    3.计算GRIN扩散器 BpCSf.zZ  
     GRIN扩散器应该包含一个1mm厚度石英玻璃作为基板，和一个折射率调制的丙烯酸薄层。 pGFocw  
     最大折射率调制为△n=+0.05。 a$GKrc,z  
     最大层厚度如下： oMPQkj;  
    E=E<l?ob  
    4.计算折射率调制 lO *Hv9#  
    p .HA `R>  
    从IFTA优化文档中显示优化的传输 v\Hyu1;8  
    ox6rR  
     将传输相位转变为实部，通过函数Manipulation→Field Quantity Operations→Move→Phase to Real。 (nzt}i0  
    \ C^D2Z6  
    ?Y9?x,x  
     生成正向函数，通过Manipulation→Amplitude/Real Part Manipulation→Lift Positive函数。 B]vj1m`9  
    #cs!`Ngb+  
    nAzr!$qbNv  
     乘以最大调制折射率（0.05），通过Manipulation→Operation with Constant→Multiply Constant函数。 cG?266{g  
     8vo} .JIl  
    J3]m*i5A  
     将数据转换成数据阵列：Manipulation→Create Numerical Data Array（参见下一张）。 <wC1+/]  
    5f5ZfK3<i  
    ^wlep1D  
    U*@_T3N  
     数据阵列可用于存储折射率调制。 }dz(DP d  
     选择在下一个对话框中将实部转化为一个数据阵列图。 <fJ\AP5  
     插值应该设置为Nearest Neighbor来得到一个像素化折射率调制。 !xI![N^  
    ;vitg"Zh>  
    5.X/Y采样介质     X&IY(CX  
    {>Px.%[<  
    g6V*wjC  
     GRIN扩散器层将由双界面元件模拟。 H/$q]i*#K  
     这个元件可以在平面层和任意折射率调制之间进行模拟。 %?fzT+-=%  
     元件厚度对应于层厚度12.656μm。 7h2bL6Y88  
     折射率调制由采样x/y调制介质模拟。 ^Ram8fW  
    %vXQ Sz  
    s,Swlo7D!  
    5 %Gf?LyO  
     基材丙烯酸的离散数据应该从miscellaneous材料目录中加载。 0YL0Oa+7  
     折射率调制的数据阵列必须设置到介质中。 #k)\e;,X  
     应该选择像素化折射率调制。 =S,<yQJ  
    Q)>'fZ)  
    GLyh1qNX  
     优化的GRIN介质是周期性结构。 qZh~Ay6I  
     只优化和指定一个单周期。 KfNXX>'  
     介质必须切换到周期模式。周期是 ]@YQi<d2^  
    1.20764μm×1.20764μm。     9YABr> ?  
    ;"Y6&YP<  
    6.通过GRIN介质传播 ,)1e+EnV&  
    %a `dO EO  
    BP$#a #  
    R{_IrYk  
     通过折射率调制层传播的传播模型： K }BX6dA  
    - 薄元近似 ([~`{,sv  
    - 分步光束传播方法。 t^hkGYj!2  
     对于这个案例，薄元近似足够准确。 &u-Bu;G.e  
     在传播面板上选择传播方法，并且编辑传播设置。 "=.|QKC1`  
     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）。 Oe`t!&v  
     G.8b\E~  
    7.模拟结果 $P3nP=mf  
    4)I#[&f  
    角强度分布
    （参见Sc563_GRIN_Diffuser_3.lpd）
    Z"Oa5V6[A  
    8.结论 s 'x mv{|  
     ?miM15XI  
     VirtualLab Fusion支持设计GRIN衍射光学元件和全息图。 `'WLGQG  
     优化的GRIN元件可以生成任意的二维强度分布。 5g5NTm`=<  
     可以模拟通过x/y平面上任意调制的介质中的光传播。 *.g?y6d  
     
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