[技术]设计和分析GRIN扩散器（完整） [复制链接]

1.模拟任务 jNu9
KlN  
UYFwS/ RW}  
 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。 c/Qt Ot
 
 设计包括两个步骤： "ZHW2l Mf  
- 设计相位函数来生成一个角谱Top Hat分布。 Cv }Qwy  
- 基于相位调制来计算对应的折射率调制。 yphS'AG  
 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。 a5 *2h{i  
- *F(7$  
YNYx>Ue  
照明光束参数 ! N|0x
`  
33jovK2  
p/(~IC"!J  
波长：632.8nm H&F9J^rC  
激光光束直径（1/e2）：700um ilK-?@u+  
cQG +$0(  
理想输出场参数 1[kMOp  
7:Ax(El  
u83J@nDQ  
直径：1° m#ZO`W  
分辨率：≤0.03° u7bLZU 0  
效率：>70% rX*H)3F  
杂散光：<20% TqNadHQ  
0_k'.5l%  
=PUt&`1.a  
2.设计相位函数 ay1YOfa*  
ZPc@Zr`z  
}YjX3|8zL=  
Sa\!*e_sN  
 相位的设计请参考会话编辑器 ^BUYjq%(`  
 Sc563_GRIN_Diffuser_1.seditor和优化文档Sc563_GRIN_Diffuser_2.dp。 BQBeo&n6  
 设计没有离散相位级的phase-only传输。 Ys -T0  
:]rJGgK#  
3.计算GRIN扩散器 '#LQN<"4  
 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;5n:Sd  
 最大折射率调制为△n=+0.05。 ~)qtply  
 最大层厚度如下： e`d%-9  
2LNRtW*  
4.计算折射率调制 .P.z
B}0=  
#Pw2Q  
从IFTA优化文档中显示优化的传输 7Q7-vx  
FW) x:2BG  
 将传输相位转变为实部，通过函数Manipulation→Field Quantity Operations→Move→Phase to Real。 uMut=ja(U  
4VHqBQ4  
76wc,+  
 生成正向函数，通过Manipulation→Amplitude/Real Part Manipulation→Lift Positive函数。 iS&l8@2a  
dcLA1sN,  
( xXGSx  
 乘以最大调制折射率（0.05），通过Manipulation→Operation with Constant→Multiply Constant函数。 # S}Z8  
|X,|QC*7?  
ZeUvyIG  
 将数据转换成数据阵列：Manipulation→Create Numerical Data Array（参见下一张）。 "8~:[G#  
4&xZ]QC)O5  
baJxU:Y=p  
iv?gZg   
 数据阵列可用于存储折射率调制。 RG3l.jL  
 选择在下一个对话框中将实部转化为一个数据阵列图。 A 6OGs/:&  
 插值应该设置为Nearest Neighbor来得到一个像素化折射率调制。 rSxxH]-  
u)3 $~m~  
5.X/Y采样介质 umF Z?a  
5nTY ?<x`k  
 GRIN扩散器层将由双界面元件模拟。 w^Lta  
 这个元件可以在平面层和任意折射率调制之间进行模拟。 &ZghMq~  
 元件厚度对应于层厚度12.656μm。 "
VkTY|a  
 折射率调制由采样x/y调制介质模拟。 KBXK0zWh7  
2H/Z_+\  
Ct2j ZqCDo  
zUkN 0  
 基材丙烯酸的离散数据应该从miscellaneous材料目录中加载。 !>BZ6gn5  
 折射率调制的数据阵列必须设置到介质中。 t<T[h2Wd  
 应该选择像素化折射率调制。 U7!.,kR-  
AS E91T~  
{o!KhF:[  
 优化的GRIN介质是周期性结构。 只优化和指定一个单周期。 'xhcuVl  
 介质必须切换到周期模式。周期是1.20764μm×1.20764μm。 CM<]ZG7  
$&$w Y/F  
6.通过GRIN介质传播 i<H wTmm$  
|+35y_
i6  
lIUuA  
GwG4LIp  
 通过折射率调制层传播的传播模型： J8M$k/"X  
- 薄元近似 hty0Rb[dH  
- 分步光束传播方法。 >*-FV{{  
 对于这个案例，薄元近似足够准确。 %q!8={J8  
 在传播面板上选择传播方法，并且编辑传播设置。 :C}2
=  
 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）。 j [rB"N`0  
{fha`i  
7.模拟结果 "t({D   
)I^2k4Cg"  
is1's[  
8.结论 !/^-;o7  
e'*`.^  
 VirtualLab Fusion支持设计GRIN衍射光学元件和全息图。 <V7>?U l  
 优化的GRIN元件可以生成任意的二维强度分布。 "V>R9dO{"!  
 可以模拟通过x/y平面上任意调制的介质中的光传播。