[技术]设计和分析GRIN扩散器（完整） [复制链接]

1.模拟任务 AE[b},-[  
}
\B><E{G  
 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。 ;ub;lh3  
 设计包括两个步骤： HiZ*+T.B  
- 设计相位函数来生成一个角谱Top Hat分布。 IxY|>5z  
- 基于相位调制来计算对应的折射率调制。 !|^|,"A)  
 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。 UtoT  
%)1y AdG 8  
~%&LTX0s|  
照明光束参数 ,E S0NA  
xi~?>f  
<:+x+4ru  
波长：632.8nm <^#,_o,!  
激光光束直径（1/e2）：700um ~vm%6CABM  
]cHgleHQ  
理想输出场参数 =$'6(aDH  
aTH{'mN  
marQNZ  
直径：1° p`olCp'  
分辨率：≤0.03° 75T%g!c#  
效率：>70% gb[5&>(#  
杂散光：<20% oH97=>  
3lrT3a3vV  
glO^yZs  
2.设计相位函数 C0T;![/4A  
Ni9/}bb  
9+Np4i@  
|jGf<Bf5  
 相位的设计请参考会话编辑器 -_=nDH  
 Sc563_GRIN_Diffuser_1.seditor和优化文档Sc563_GRIN_Diffuser_2.dp。 f,U.7E  
 设计没有离散相位级的phase-only传输。 <sb~ ^B  
L>jY.d2w=K  
3.计算GRIN扩散器 K@ I9^b  
 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。 $*^7iT4q_t  
 最大折射率调制为△n=+0.05。 f\|w'  
 最大层厚度如下： )}Hpi<5N  
D+rxT: d  
4.计算折射率调制 G|bT9f$  
*7uH-u"5d  
从IFTA优化文档中显示优化的传输 |mZxfI  
I ce~oz)  
 将传输相位转变为实部，通过函数Manipulation→Field Quantity Operations→Move→Phase to Real。 N
VkV7y X]  
[_BP)e  
Cj
n#00  
 生成正向函数，通过Manipulation→Amplitude/Real Part Manipulation→Lift Positive函数。 8
I=2lK  
S
|Q@:r"  
Kg{+T`  
 乘以最大调制折射率（0.05），通过Manipulation→Operation with Constant→Multiply Constant函数。 {&&z-^  
4>wP7`/+y  
{:/#Nc$5  
 将数据转换成数据阵列：Manipulation→Create Numerical Data Array（参见下一张）。 Xr,1&"B&t  
8SMxw~9$  
T^zXt?  
=*oJEy"  
 数据阵列可用于存储折射率调制。 )W^F2-{  
 选择在下一个对话框中将实部转化为一个数据阵列图。 /2&c$9=1  
 插值应该设置为Nearest Neighbor来得到一个像素化折射率调制。 9)l$ aBa  
l0|5t)jF-  
5.X/Y采样介质 0CHH)Bku  
/J]5H  
 GRIN扩散器层将由双界面元件模拟。 nGC/R&  
 这个元件可以在平面层和任意折射率调制之间进行模拟。 on4HKeO  
 元件厚度对应于层厚度12.656μm。 tm|ZBM  
 折射率调制由采样x/y调制介质模拟。 Sj3+l7S?  
aS>u,=C  
Na<pwC  
CXH&U@57{  
 基材丙烯酸的离散数据应该从miscellaneous材料目录中加载。 ))qy;Q,  
 折射率调制的数据阵列必须设置到介质中。 .#EFLXs  
 应该选择像素化折射率调制。 1y:-N6  
.j ?W>F  
i}cRi&2[  
 优化的GRIN介质是周期性结构。 只优化和指定一个单周期。 8=!D$t\3  
 介质必须切换到周期模式。周期是1.20764μm×1.20764μm。 XgZD%7  
N:^n('U&j  
6.通过GRIN介质传播 AzPu)  
y#`tgJ:  
2IK}vDsis  
_5w]a 2  
 通过折射率调制层传播的传播模型： F/]2G^-  
- 薄元近似 2_>N/Z4T  
- 分步光束传播方法。 ~?l | [  
 对于这个案例，薄元近似足够准确。 \P[Y`LYL  
 在传播面板上选择传播方法，并且编辑传播设置。 ]>!K3kB  
 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）。 aHD]k8m z  
RTYvS5G  
7.模拟结果 59LG{R2  
[DuttFX^x  
jVi) Efy  
8.结论 &bS,hbDt  
VG5i{1 0  
 VirtualLab Fusion支持设计GRIN衍射光学元件和全息图。 _T60;ZI+^  
 优化的GRIN元件可以生成任意的二维强度分布。 )+#` CIv  
 可以模拟通过x/y平面上任意调制的介质中的光传播。