[技术]设计和分析GRIN扩散器（完整） [复制链接]

1.模拟任务 C}CKnkMMD  
FrZ]=:  
 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。 if~rp-\P  
 设计包括两个步骤： %<}=xJf>1  
- 设计相位函数来生成一个角谱Top Hat分布。 [BXyi  
- 基于相位调制来计算对应的折射率调制。 ^9ng)  
 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。 Jyu`-=It  
YU\Gj S~>&  
,d 7
Z  
照明光束参数 3ps,uozj  
V-vlTgemwc  
G :4;y7  
波长：632.8nm (K!4Kp^m  
激光光束直径（1/e2）：700um _bI+QC#   
c#\-%h  
理想输出场参数 |NEd@  
/PC`0/b  
$!`L"szqD*  
直径：1° exphe+b  
分辨率：≤0.03° *]{=8zc2  
效率：>70% RG?MRxC  
杂散光：<20% 97x%w]kV  
Vj!WaN_  
c)3O/`  
2.设计相位函数 %c1FwAC  
!0dX@V'r  
k!13=Gh  
cV]y=q6  
 相位的设计请参考会话编辑器 Ed=}PrE  
 Sc563_GRIN_Diffuser_1.seditor和优化文档Sc563_GRIN_Diffuser_2.dp。 @"8~Y|L93  
 设计没有离散相位级的phase-only传输。 ylkqhs&  
/c^e&D  
3.计算GRIN扩散器 :r39wFi  
 GRIN扩散器应该包含一个1mm厚度石英玻璃作为基板，和一个折射率调制的丙烯酸薄层。 K\X: G-C9  
 最大折射率调制为△n=+0.05。 "/y|VTV"  
 最大层厚度如下： n2E4!L|q  
l"L+e!B~  
4.计算折射率调制 #HDesen  
3M$X:$b  
从IFTA优化文档中显示优化的传输 0Bu*g LY  
q u:To7  
 将传输相位转变为实部，通过函数Manipulation→Field Quantity Operations→Move→Phase to Real。 )l{A{f6O  

qT0_L  
,cS0  
 生成正向函数，通过Manipulation→Amplitude/Real Part Manipulation→Lift Positive函数。 Ps7_-cH  
'Q`C[*c  
_3U|2(E  
 乘以最大调制折射率（0.05），通过Manipulation→Operation with Constant→Multiply Constant函数。 ni0LQuBp  
sU*3\  
MHNe>C-!q  
 将数据转换成数据阵列：Manipulation→Create Numerical Data Array（参见下一张）。 ?'f^X$aS  
>D3zV.R  
U IQ 6SvM  
.~22^k  
 数据阵列可用于存储折射率调制。 '^B3pR:  
 选择在下一个对话框中将实部转化为一个数据阵列图。 \6LcVik  
 插值应该设置为Nearest Neighbor来得到一个像素化折射率调制。 CLktNR(45  
X{'wWWZC  
5.X/Y采样介质 QqjTLuN  
xiJz`KD&  
 GRIN扩散器层将由双界面元件模拟。 c&A]p
Ln+x  
 这个元件可以在平面层和任意折射率调制之间进行模拟。 I1~G$)w#  
 元件厚度对应于层厚度12.656μm。 EaCZx  
 折射率调制由采样x/y调制介质模拟。 &*ZC0V3  
.f+9 A>  
wmiafBA e  
x57'Cg \  
 基材丙烯酸的离散数据应该从miscellaneous材料目录中加载。 3f,u}1npa*  
 折射率调制的数据阵列必须设置到介质中。 >eu `!8  
 应该选择像素化折射率调制。 hOl=W |)v  
tnNZ`]qY  
^^'[%ok  
 优化的GRIN介质是周期性结构。 只优化和指定一个单周期。 sxt`0oE  
 介质必须切换到周期模式。周期是1.20764μm×1.20764μm。 u IF$u  
p/4S$ j#Tn  
6.通过GRIN介质传播 &EGY+p|2Y  
/Q]:Uf.J  
pNBa.4z:  
^xmZ|f-  
 通过折射率调制层传播的传播模型： B'!PJj  
- 薄元近似 {QW-g  
- 分步光束传播方法。 b%<164i  
 对于这个案例，薄元近似足够准确。 g"w)@*?K  
 在传播面板上选择传播方法，并且编辑传播设置。 o;
*]1  
 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）。 yIlV[_  
F"Uh/EO<  
7.模拟结果 G~O" /WM  
*WD;C0?z  
df!+T0  
8.结论 /!:L7@BZ  
:mzCeX8 *  
 VirtualLab Fusion支持设计GRIN衍射光学元件和全息图。
4@= aa  
 优化的GRIN元件可以生成任意的二维强度分布。 dRHlx QUn  
 可以模拟通过x/y平面上任意调制的介质中的光传播。