[技术]设计和分析GRIN扩散器（完整） [复制链接]

1.模拟任务 |~'IM3Jw(Y  
5WC+guK7  
 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。 L,mQ   
 设计包括两个步骤： IB# @yH  
- 设计相位函数来生成一个角谱Top Hat分布。 p!sWYui  
- 基于相位调制来计算对应的折射率调制。 pX&pLaF  
 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。 !PrwH
;  
o&`<+4 i  
.q[SI$qO/  
照明光束参数 X>NhZ5\  
c6nflk.l  
8>X d
2X  
波长：632.8nm mjWU0Gh%*  
激光光束直径（1/e2）：700um ][W_[0v  
OH5>vV'i  
理想输出场参数 h3*Zfl<]  
w=^`w:5X  
3dht!7/  
直径：1° @;<ht c  
分辨率：≤0.03° ms!ref4`+  
效率：>70% d+X}cq=  
杂散光：<20% UilMv~0  
\e!vj.PU  
z"+Mrew  
2.设计相位函数 L
]d-hs  
~_Lr=CD;4  
Nluv/?<  
({JHZ6uZ  
 相位的设计请参考会话编辑器 @J5Jpt*IE  
 Sc563_GRIN_Diffuser_1.seditor和优化文档Sc563_GRIN_Diffuser_2.dp。 TF 
'U  
 设计没有离散相位级的phase-only传输。 qduWzxB  
K'X2dG*  
3.计算GRIN扩散器 taFn![}/!g  
 GRIN扩散器应该包含一个1mm厚度石英玻璃作为基板，和一个折射率调制的丙烯酸薄层。 d?:=PH  
 最大折射率调制为△n=+0.05。 _~q?
_'kx  
 最大层厚度如下： %]I ZLJ  
hoQs @[  
4.计算折射率调制 2RN)<\P  
h$.:Uj8/  
从IFTA优化文档中显示优化的传输 >.'
<J]  
td4[[ /  
 将传输相位转变为实部，通过函数Manipulation→Field Quantity Operations→Move→Phase to Real。 ax{ ;:fW  
c)A{p  
HsnLm67'  
 生成正向函数，通过Manipulation→Amplitude/Real Part Manipulation→Lift Positive函数。 1gmt2>#v%  
z]2]XTmWs  
>nw++[K_  
 乘以最大调制折射率（0.05），通过Manipulation→Operation with Constant→Multiply Constant函数。 $ &P>r  
 )$`wIp  
(tCUlX2  
 将数据转换成数据阵列：Manipulation→Create Numerical Data Array（参见下一张）。 HcedE3Rg  
-T&.kYqnb$  
s
rYJp^sC  
s/7 A7![  
 数据阵列可用于存储折射率调制。 05snuNt]-  
 选择在下一个对话框中将实部转化为一个数据阵列图。  ~BDu$  
 插值应该设置为Nearest Neighbor来得到一个像素化折射率调制。 Mz1G5xcl  
e"'#\tSG  
5.X/Y采样介质 ++aL4:  
x5QaM.+=J  
 GRIN扩散器层将由双界面元件模拟。 yuDZ~0]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。 ?{U m  
 元件厚度对应于层厚度12.656μm。 o99pHW(E  
 折射率调制由采样x/y调制介质模拟。 ?W0)nQU  
&BtK($  

^{xeij/  
hSK;V<$[Z  
 基材丙烯酸的离散数据应该从miscellaneous材料目录中加载。 mk3_  
 折射率调制的数据阵列必须设置到介质中。 ' j6gG  
 应该选择像素化折射率调制。 _:X|.W  
aB]m*~  
$b<6y/"  
 优化的GRIN介质是周期性结构。 只优化和指定一个单周期。 cZ(elZ0~  
 介质必须切换到周期模式。周期是1.20764μm×1.20764μm。 {@<J_A  
u$D*tqxG  
6.通过GRIN介质传播 N gLU$/y;  
Iw<jT|y)  
6m VuyI  
lip[n;Ir>  
 通过折射率调制层传播的传播模型： Q2A7mGN  
- 薄元近似 Up:<=Kgci  
- 分步光束传播方法。 u(OW gbA3  
 对于这个案例，薄元近似足够准确。 ,o^y`l  
 在传播面板上选择传播方法，并且编辑传播设置。 25NTIzI@@  
 场采样必须设置为手动模式并且采样距离为4.5μm（半像素尺寸）。 jS;J:$>^  
n.sbr
 
7.模拟结果 mo1oyQg8  
CH fVQ|!\  
:> &fV  
8.结论 rU;RGz6}  
}lK3-2Pk  
 VirtualLab Fusion支持设计GRIN衍射光学元件和全息图。 k^ YO%_  
 优化的GRIN元件可以生成任意的二维强度分布。 Ug:\  
 可以模拟通过x/y平面上任意调制的介质中的光传播。