[技术]设计和分析GRIN扩散器（完整） [复制链接]

1.模拟任务 XIh2Y\33ys  
OLUQjvnU  
 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。 -NtT@
+AE  
 设计包括两个步骤： LuY`mi  
- 设计相位函数来生成一个角谱Top Hat分布。 s,m+q)  
- 基于相位调制来计算对应的折射率调制。 T0s7aw[zm  
 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。 s|rlpd4y  
QLH&WF  
TJ[C,ic=D  
照明光束参数 hm3,?FMbq  
yaD<jc(O  
tt%Zwf  
波长：632.8nm TU$PAwn=  
激光光束直径（1/e2）：700um U^vQr%ha  
'$pT:4EuGq  
理想输出场参数 ,Q4U<`ds!  
| qtdmm  
"}Kvx{L8  
直径：1° A`<#}~A  
分辨率：≤0.03° }uo5rB5D  
效率：>70% D5fJuT-bp  
杂散光：<20% F>jPr8&
  
26JP<&%L  
'#$Y:/  
2.设计相位函数 B!GpD@U  
z_R^n#A~r  
6TJ5G8z_  
Y(GH/jw  
 相位的设计请参考会话编辑器 E@TX>M-&  
 Sc563_GRIN_Diffuser_1.seditor和优化文档Sc563_GRIN_Diffuser_2.dp。 $V-]DD%Y  
 设计没有离散相位级的phase-only传输。 L0uvRge  
:zfnp,Gv  
3.计算GRIN扩散器 E0[!jZ:c  
 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。 ~fw 6sY#  
 最大折射率调制为△n=+0.05。 ^@ s!"c  
 最大层厚度如下： \eF5* {9  
B+S &vV  
4.计算折射率调制 #m?GBr%k  
jUtrFl  
从IFTA优化文档中显示优化的传输 ;~T)pG8IS  
_'<V<OjVM!  
 将传输相位转变为实部，通过函数Manipulation→Field Quantity Operations→Move→Phase to Real。 KK4>8zGR  
(q`Jef  
~r;da9  
 生成正向函数，通过Manipulation→Amplitude/Real Part Manipulation→Lift Positive函数。 {dvrj<?  
SjD,  
FP<RoA?W  
 乘以最大调制折射率（0.05），通过Manipulation→Operation with Constant→Multiply Constant函数。 3l
H#+@  
Je_Hj9#M\d  
Qw
XM<qG*  
 将数据转换成数据阵列：Manipulation→Create Numerical Data Array（参见下一张）。 xb\(>7M6Y  
AN
tp7ad  
H6E@C}cyM  
6G6Hg&B  
 数据阵列可用于存储折射率调制。 5EDHJU>  
 选择在下一个对话框中将实部转化为一个数据阵列图。 vLn<=.  
 插值应该设置为Nearest Neighbor来得到一个像素化折射率调制。 k|0Fa}Z[  
"wL~E Si  
5.X/Y采样介质 $_ub.g|  
2!f0!<te  
 GRIN扩散器层将由双界面元件模拟。 }u cqzdk#2  
 这个元件可以在平面层和任意折射率调制之间进行模拟。 IIeEe7%#  
 元件厚度对应于层厚度12.656μm。 H
t+ng  
 折射率调制由采样x/y调制介质模拟。 f^](D'L?D  
^y'xcq  
g!~&PT)*  
^% BD  
 基材丙烯酸的离散数据应该从miscellaneous材料目录中加载。 &:=   
 折射率调制的数据阵列必须设置到介质中。 (bt^L3}a  
 应该选择像素化折射率调制。 pC(AM=RY!  
}hyK/QUCoN  
l|O^yNS  
 优化的GRIN介质是周期性结构。 只优化和指定一个单周期。 "BjQs<]%sF  
 介质必须切换到周期模式。周期是1.20764μm×1.20764μm。 ^|xj.  
Dntcv|%u  
6.通过GRIN介质传播 d=WC1"  
,'5P
[-  
;d G.oUk=  
%\N.m/5  
 通过折射率调制层传播的传播模型： "F>-W\%  
- 薄元近似 <y'B !d#  
- 分步光束传播方法。 g3n^ <[E  
 对于这个案例，薄元近似足够准确。 ;hF>iw  
 在传播面板上选择传播方法，并且编辑传播设置。 +P|
$T:b  
 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）。 $m:}{:LDCf  
=sRd5aMs  
7.模拟结果 a8M.EFa:  
D}"\nCz}y&  
 ;Fcdjy  
8.结论 9pE)S^P  
?# >|P-4  
 VirtualLab Fusion支持设计GRIN衍射光学元件和全息图。 ~]Mq
'  
 优化的GRIN元件可以生成任意的二维强度分布。 JiZ9ly(G  
 可以模拟通过x/y平面上任意调制的介质中的光传播。