[技术]设计和分析GRIN扩散器（完整） [复制链接]

1.模拟任务 _LPHPj^Pg  
(?c-iKGc  
 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。 2?5>o!C  
 设计包括两个步骤： E3i4=!Y  
- 设计相位函数来生成一个角谱Top Hat分布。 eJSxn1GW  
- 基于相位调制来计算对应的折射率调制。 _^;Z~/.  
 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。 FtZ?C@1/  
T|p"0b A  
""H?gsL[  
照明光束参数
WM{=CD  
^_6|X]tz1T  
g*Ph
v|kI  
波长：632.8nm rZF*q2?  
激光光束直径（1/e2）：700um ;r8X.>P*  
`gJ(0#ac  
理想输出场参数 ;,TFr}p`
 
7"
##]m.
 
nEfK53i_  
直径：1° GmG5[?)  
分辨率：≤0.03° %*U'@r(A  
效率：>70% ]yu:i-SfP  
杂散光：<20% >Q/Dk7#  
XkqCZHYkS  
;*N5Y}?j'  
2.设计相位函数 :A
l!1BJQ
 
@,}UWU  
Bwrx*J  
=vPj%oLp'a  
 相位的设计请参考会话编辑器 So;<6~  
 Sc563_GRIN_Diffuser_1.seditor和优化文档Sc563_GRIN_Diffuser_2.dp。 XG?8s &  
 设计没有离散相位级的phase-only传输。 GVz6-T~\>  
ibw;}^m(  
3.计算GRIN扩散器 )1z@
  
 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。
q| 7(  
 最大折射率调制为△n=+0.05。 LscGTs,  
 最大层厚度如下： S@Y39  
edD)TpmE,  
4.计算折射率调制 7,MR*TO,  
9^x> 3Bo  
从IFTA优化文档中显示优化的传输 :DNjhZ  
vIvIfE  
 将传输相位转变为实部，通过函数Manipulation→Field Quantity Operations→Move→Phase to Real。 k!^{eOM  
=%7-ZH9  
[KQi.u  
 生成正向函数，通过Manipulation→Amplitude/Real Part Manipulation→Lift Positive函数。 C^){.UGmJ  
o4;(Zi#Z  
~~.}ah/_d  
 乘以最大调制折射率（0.05），通过Manipulation→Operation with Constant→Multiply Constant函数。 b$7 +;I;  
~,Qp^"rlW  
Ni>[D"|  
 将数据转换成数据阵列：Manipulation→Create Numerical Data Array（参见下一张）。 NHt\ U9l'  
5(2;|I,T  
h;Qk@F  
7=uj2.J6  
 数据阵列可用于存储折射率调制。 N mG#  
 选择在下一个对话框中将实部转化为一个数据阵列图。 q)GdD==  
 插值应该设置为Nearest Neighbor来得到一个像素化折射率调制。 m~|40)   
[UR-I0 s!/  
5.X/Y采样介质 l]vm=7:  
W)/#0*7  
 GRIN扩散器层将由双界面元件模拟。 YUb_y^B^  
 这个元件可以在平面层和任意折射率调制之间进行模拟。 CITc2v3a  
 元件厚度对应于层厚度12.656μm。 iscz}E,Y  
 折射率调制由采样x/y调制介质模拟。 TC('H[ ]  
]GS bjHsO  
V9v
Tsmo(  
$qiya[&G4  
 基材丙烯酸的离散数据应该从miscellaneous材料目录中加载。 Sz~OX6L  
 折射率调制的数据阵列必须设置到介质中。 #_1`)VS  
 应该选择像素化折射率调制。 ~u{uZ(~
  
OI*H,Z"  
hp2t"t  
 优化的GRIN介质是周期性结构。 只优化和指定一个单周期。 3$tdwe$S  
 介质必须切换到周期模式。周期是1.20764μm×1.20764μm。 v19-./H^ j  
W^Yxny  
6.通过GRIN介质传播 7$b1<.WX  
#E?4E1bnB  
H}!r|nG  
#WuBL_nZ~  
 通过折射率调制层传播的传播模型： 29rX%
09T]  
- 薄元近似 pmM9,6P4@  
- 分步光束传播方法。 >z03{=sAN  
 对于这个案例，薄元近似足够准确。 \bF{-"7.  
 在传播面板上选择传播方法，并且编辑传播设置。 w xH7?tsf  
 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）。 5R-6ji  
RN1_S  
7.模拟结果 dG{A~Z z  
:h$$J lP  
IPk4
;,  
8.结论 )4O
xY[2J  
ixFi{_  
 VirtualLab Fusion支持设计GRIN衍射光学元件和全息图。 +0&/g&a\R  
 优化的GRIN元件可以生成任意的二维强度分布。 `A>@]d  
 可以模拟通过x/y平面上任意调制的介质中的光传播。