[技术]设计和分析GRIN扩散器（完整） [复制链接]

1.模拟任务 ,~v1NK*  
J{H475GqiT  
 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。 ]^!#0(  
 设计包括两个步骤： wjkN%lPfvj  
- 设计相位函数来生成一个角谱Top Hat分布。 V%))%?3x_  
- 基于相位调制来计算对应的折射率调制。 ctf'/IZ5  
 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。 $/Mk.(3'P  
--FvE|I  
B6BOy~B0  
照明光束参数 6(.&y;  
@_;6L  
Z=#!FZ{  
波长：632.8nm OnG?@sW+4!  
激光光束直径（1/e2）：700um gbvBgOp  
=&vV$UtV  
理想输出场参数 [*Lh4K  
qFay]V(O|  
%lujme  
直径：1° x[]n\\a?  
分辨率：≤0.03° uy$o%NL-7  
效率：>70% akR*|iK#b  
杂散光：<20% (q)W<GYP  
FK->|  
MD%86m{Sg=  
2.设计相位函数 ~U`aH~R  
)9}z^+TH  
nF=h|rN  
#6JG#!W  
 相位的设计请参考会话编辑器 zDX-}t_'q  
 Sc563_GRIN_Diffuser_1.seditor和优化文档Sc563_GRIN_Diffuser_2.dp。 [xHK^JP 8F  
 设计没有离散相位级的phase-only传输。 tYnNOK*|  
<|v]
9`'  
3.计算GRIN扩散器 DwoO([&I  
 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。 W)\~T:Kn  
 最大折射率调制为△n=+0.05。 ~GZ(Ou-&  
 最大层厚度如下： j &~OR6  
S^3I"B  
4.计算折射率调制 zH.7!jeE  
}_K7}] 1  
从IFTA优化文档中显示优化的传输 C/)Xd^#  
U`xjau+  
 将传输相位转变为实部，通过函数Manipulation→Field Quantity Operations→Move→Phase to Real。 'En6h"{  
F;kNc:X`)  
QHK$2xtq|  
 生成正向函数，通过Manipulation→Amplitude/Real Part Manipulation→Lift Positive函数。 NI3_wV  
leiP/D6s  
O>UR\l|+:2  
 乘以最大调制折射率（0.05），通过Manipulation→Operation with Constant→Multiply Constant函数。 <Dl7|M  
g^=p)h3  
>=wlS\:"  
 将数据转换成数据阵列：Manipulation→Create Numerical Data Array（参见下一张）。 KATt9ox@  
23zB@aE_?1  
QD<f)JZK  
^[2A< g  
 数据阵列可用于存储折射率调制。  kf';"  
 选择在下一个对话框中将实部转化为一个数据阵列图。 '(;`t1V8k  
 插值应该设置为Nearest Neighbor来得到一个像素化折射率调制。 Ig~lD>dnr'  
2-F
L&DE  
5.X/Y采样介质 U5odSR$  
Ao(Xz$cQfW  
 GRIN扩散器层将由双界面元件模拟。 [*@"[u   
 这个元件可以在平面层和任意折射率调制之间进行模拟。 -|
T.APxB  
 元件厚度对应于层厚度12.656μm。 9%pq+?u9  
 折射率调制由采样x/y调制介质模拟。 bP(xMw<'j  
1Jt5|'tl  
Iell`;  
.cjSgK1  
 基材丙烯酸的离散数据应该从miscellaneous材料目录中加载。 BZe x  
 折射率调制的数据阵列必须设置到介质中。 qy"#XbBeV  
 应该选择像素化折射率调制。 Bi9 S1p  
lo Oh }y+  
YP/BX52v  
 优化的GRIN介质是周期性结构。 只优化和指定一个单周期。 `J#(ffo-  
 介质必须切换到周期模式。周期是1.20764μm×1.20764μm。 d[J
+):aW  
,!Gw40t  
6.通过GRIN介质传播 hvkLcpE  
K}LmU{/t/  
>:WnCkbp  
<`}Oi5nW  
 通过折射率调制层传播的传播模型： j@ lHgis  
- 薄元近似 e<#t]V  
- 分步光束传播方法。 OW;]=k/(  
 对于这个案例，薄元近似足够准确。 oSq4g{xvMH  
 在传播面板上选择传播方法，并且编辑传播设置。 W{<_gD9  
 场采样必须设置为手动模式并且采样距离为4.5μm（半像素尺寸）。 _SY4Qs`d  
1YL6:5n  
7.模拟结果 ]yy10Pk[!  
9KkxUEk
W  
x\T 9V~8a  
8.结论 W1fEUVj  
V4PI~"4q#1  
 VirtualLab Fusion支持设计GRIN衍射光学元件和全息图。 gMS-mkZ  
 优化的GRIN元件可以生成任意的二维强度分布。 ]3nka$wA*  
 可以模拟通过x/y平面上任意调制的介质中的光传播。