[技术]设计和分析GRIN扩散器（完整） [复制链接]

1.模拟任务 =Oo=&vA.oc  
z}'-gv\,  
 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。 op\'T;xIu  
 设计包括两个步骤： ~N<zv({lG  
- 设计相位函数来生成一个角谱Top Hat分布。 ,4O|{Iu#n  
- 基于相位调制来计算对应的折射率调制。 !
p&[:+qN  
 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。 LHQ$0LVt>T  
KaEL*  
#H0-Fwo  
照明光束参数 p_^Jr*Mv  
TuF;>{~}  
9/?@2  
波长：632.8nm m?Tv8-1  
激光光束直径（1/e2）：700um
`7v"(  
?Xdb%.   
理想输出场参数 _,,w>q6K  
4^3}+cJ7j  
S!'
Y:AeD&  
直径：1° d`}t!]Gg  
分辨率：≤0.03° aYJT
SgW  
效率：>70% eflmD$]SW  
杂散光：<20% )=~OP>7B  
Yo 0wufbfV  
sbeS9vE  
2.设计相位函数 >-%tvrS%  
2.,4b-^  
A_:CGtv:  
(hB+DPi  
 相位的设计请参考会话编辑器 O,a1?_m8  
 Sc563_GRIN_Diffuser_1.seditor和优化文档Sc563_GRIN_Diffuser_2.dp。 `#/0q*$  
 设计没有离散相位级的phase-only传输。 ,QB]y|:  
-a=RCzX]  
3.计算GRIN扩散器 w
Fe
?0u  
 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。 \ 5&-U@  
 最大折射率调制为△n=+0.05。 `(2Y%L(r  
 最大层厚度如下： (_9u<  
E.Vlz^B  
4.计算折射率调制 jpGZ&L7i&  
-:$#koW  
从IFTA优化文档中显示优化的传输 *VuiEBG  
|TQ#[9C0  
 将传输相位转变为实部，通过函数Manipulation→Field Quantity Operations→Move→Phase to Real。 iE6?Px9]  
ktA5]f;  
%1oh+'ES F  
 生成正向函数，通过Manipulation→Amplitude/Real Part Manipulation→Lift Positive函数。 [}mx4i  
8zI*<RX.Q  
y-.<iq  
 乘以最大调制折射率（0.05），通过Manipulation→Operation with Constant→Multiply Constant函数。 3Fu5,H EJ  
fTq/9=Rq4  
K*QRi/O  
 将数据转换成数据阵列：Manipulation→Create Numerical Data Array（参见下一张）。 V6L0\  
4#^E$N:  
L?Fb}  
eBZ94rA]  
 数据阵列可用于存储折射率调制。 io[>`@=  
 选择在下一个对话框中将实部转化为一个数据阵列图。 !l(O$T9T  
 插值应该设置为Nearest Neighbor来得到一个像素化折射率调制。 ;h7W(NO~z  
l_2B  
5.X/Y采样介质 rGn6S&-  
~Y_5q)t(  
 GRIN扩散器层将由双界面元件模拟。 ]B2%\}c  
 这个元件可以在平面层和任意折射率调制之间进行模拟。 vWs#4JoG  
 元件厚度对应于层厚度12.656μm。 |7$Q'3V  
 折射率调制由采样x/y调制介质模拟。 j*6>{_[  
CVAX?c{
 
fe3a_gYPz  
.7<6 zG6J  
 基材丙烯酸的离散数据应该从miscellaneous材料目录中加载。 )wM881_!  
 折射率调制的数据阵列必须设置到介质中。 O{<uW-  
 应该选择像素化折射率调制。 .rcXx
V@f  
zMg(\8  
(g*mC7 HN  
 优化的GRIN介质是周期性结构。 只优化和指定一个单周期。 EK%J%NY  
 介质必须切换到周期模式。周期是1.20764μm×1.20764μm。 {hH8+4c7  
yt4sg/]:  
6.通过GRIN介质传播 N hY`_?)  
sJ>JHv  
%W8*vSbx  
oG$OZTc  
 通过折射率调制层传播的传播模型： INRP@Cp1  
- 薄元近似 8+n*S$  
- 分步光束传播方法。 &-c{  
 对于这个案例，薄元近似足够准确。 mb?r{WCi  
 在传播面板上选择传播方法，并且编辑传播设置。 .5E6MF  
 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）。 H?4t\pSS  
t!&p5wJ*Q  
7.模拟结果 IQ $/|b/  
PN"=P2e/ 6  
:m[HUh  
8.结论 9$WA<1PK+  
9zD,z+  
 VirtualLab Fusion支持设计GRIN衍射光学元件和全息图。 +'"NKZ.>TT  
 优化的GRIN元件可以生成任意的二维强度分布。 i$g6C  
 可以模拟通过x/y平面上任意调制的介质中的光传播。