[技术]设计和分析GRIN扩散器（完整） [复制链接]

1.模拟任务 i.|zKjF'  
OZ/P@`kN.f  
 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。 }`O_  
 设计包括两个步骤： (BB&ZUdyv  
- 设计相位函数来生成一个角谱Top Hat分布。 ^!={=No]  
- 基于相位调制来计算对应的折射率调制。 /EN3>25"#  
 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。 #B;~i6h]  
wkO8  
X-tc Ud  
照明光束参数 )zFPf]gz  
mSw$? >  
?,_$;g  
波长：632.8nm _TB,2 R  
激光光束直径（1/e2）：700um *PXlbb  
xKilTh_.6  
理想输出场参数 7O_@b$Q  
j89C~xP6  
6;LM1 _  
直径：1° D{Zjo)&tF'  
分辨率：≤0.03° =~)J:x\F  
效率：>70% ,rvw E  
杂散光：<20% x*8lz\w  
l!U_7)s/  
2wHvHH!  
2.设计相位函数 SJYy,F],V"  
o\_@4hXf  
X*Ibk-PUM  
So?ScX\lG  
 相位的设计请参考会话编辑器 fM[Qn*.  
 Sc563_GRIN_Diffuser_1.seditor和优化文档Sc563_GRIN_Diffuser_2.dp。  aOS:rC  
 设计没有离散相位级的phase-only传输。 +=XDNSw  
Kt(Z&@
 
3.计算GRIN扩散器 tBtG- X2  
 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。 ;.=ZwM]C  
 最大折射率调制为△n=+0.05。 [fN?=,8  
 最大层厚度如下： -h5yg`+1N\  
;TaR1e0  
4.计算折射率调制 ^8,Y1r9`$  
nqG9$!k^t  
从IFTA优化文档中显示优化的传输 -`z`K08sT  
-P;_j,~U  
 将传输相位转变为实部，通过函数Manipulation→Field Quantity Operations→Move→Phase to Real。 0P(U^rkR~  
=j%B`cJ66_  
8hx4s(1!  
 生成正向函数，通过Manipulation→Amplitude/Real Part Manipulation→Lift Positive函数。 TM|M#hMS  
6g/ <FM  
NVEjUt/  
 乘以最大调制折射率（0.05），通过Manipulation→Operation with Constant→Multiply Constant函数。 ?o@5PL  
1_D|;/aI  
_JlbVe[<  
 将数据转换成数据阵列：Manipulation→Create Numerical Data Array（参见下一张）。 |N9::),<  
B8+J0jdg6%  
3Un{Q~6h  
;Z\1PwT  
 数据阵列可用于存储折射率调制。 pYtG%<  
 选择在下一个对话框中将实部转化为一个数据阵列图。 }GIwYh/  
 插值应该设置为Nearest Neighbor来得到一个像素化折射率调制。 %M=[h2SN  
sSisO?F!Z  
5.X/Y采样介质 #~A(%a  
w2-:!,X  
 GRIN扩散器层将由双界面元件模拟。 "<c^`#CWuO  
 这个元件可以在平面层和任意折射率调制之间进行模拟。 =0te.io)3O  
 元件厚度对应于层厚度12.656μm。 Eei"baw/  
 折射率调制由采样x/y调制介质模拟。 T3HAr9i%)  
' `0kW_'  
TO&ohATp  
]*I:N  
 基材丙烯酸的离散数据应该从miscellaneous材料目录中加载。 ` ZO#n  
 折射率调制的数据阵列必须设置到介质中。 uSZCJ#'G  
 应该选择像素化折射率调制。 p2]@yE7w  
+.Pv:7gh  
+mM=`[Z`??  
 优化的GRIN介质是周期性结构。 只优化和指定一个单周期。 #
6<  X  
 介质必须切换到周期模式。周期是1.20764μm×1.20764μm。 6jv_j[[  
9"KO!w  
6.通过GRIN介质传播 \;al@yC=T  
-__RFxG  
k[TVu5R  
VMry$  
 通过折射率调制层传播的传播模型： tUS)1*{_  
- 薄元近似 (G:A^z  
- 分步光束传播方法。 |eN#9Bm
 
 对于这个案例，薄元近似足够准确。 zV)(i<Q  
 在传播面板上选择传播方法，并且编辑传播设置。 3AKT>Wy =  
 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）。 ]Gk;n/! B  
8v$2*$  
7.模拟结果 Bw;gl^:UG  
7Hghn"ol  
F.zx]][JV  
8.结论 )gOVnA/M  
&|/@;EA$8  
 VirtualLab Fusion支持设计GRIN衍射光学元件和全息图。 )?5027^  
 优化的GRIN元件可以生成任意的二维强度分布。 ~UrKyA  
 可以模拟通过x/y平面上任意调制的介质中的光传播。