[技术]设计和分析GRIN扩散器（完整） [复制链接]

1.模拟任务
9R99,um$  
u,JUMH]@  
 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。 +ctJV>  
 设计包括两个步骤： X}Fqif4A  
- 设计相位函数来生成一个角谱Top Hat分布。 4l@aga  
- 基于相位调制来计算对应的折射率调制。 yJ*g ;  
 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。 &HtG&RvQf  
 tPChVnB  
42=
/$V  
照明光束参数 vu~7Z;y(<j  
_Jn@+NoO  
ss4YeZa  
波长：632.8nm \u*[mrX_B:  
激光光束直径（1/e2）：700um kZ'wXtBYe  
$msf~M*  
理想输出场参数 scPvuHzl  
GI%9T
if  
h*V~.H  
直径：1° wPvYnhr|G-  
分辨率：≤0.03° xTy)qN]P  
效率：>70% -/R?D1kOq  
杂散光：<20% )v %tyU  
7 b8pWM  
I+rLKGZC  
2.设计相位函数 /%AA\`:6  
}1|FES  
jZ0/@zOf  
&%4A3.qE  
 相位的设计请参考会话编辑器 m0N{%Mf-  
 Sc563_GRIN_Diffuser_1.seditor和优化文档Sc563_GRIN_Diffuser_2.dp。 [bjP-p
X  
 设计没有离散相位级的phase-only传输。 l%#z  
{-51rAyi  
3.计算GRIN扩散器 K1t>5zm
 
 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。 X<d`!,bn@  
 最大折射率调制为△n=+0.05。 ^TT_BAI  
 最大层厚度如下： g2 tM!IRQ  
?>q5Abp[  
4.计算折射率调制 vvP]tRZ  
)PvB^n  
从IFTA优化文档中显示优化的传输 GriFb]ml"  
Muok">#3.  
 将传输相位转变为实部，通过函数Manipulation→Field Quantity Operations→Move→Phase to Real。 5UvqE_  
;O {"\H6  
v\R-G  
 生成正向函数，通过Manipulation→Amplitude/Real Part Manipulation→Lift Positive函数。 :z2G a  
s'$3bLcb  
_f@nUv*  
 乘以最大调制折射率（0.05），通过Manipulation→Operation with Constant→Multiply Constant函数。 ZL'krV  
G"U^]$(+K  
m{by
%  
 将数据转换成数据阵列：Manipulation→Create Numerical Data Array（参见下一张）。 "]B%V!@  
uHPd!#]  
ft?c&h;At  
!JbWxGN`jn  
 数据阵列可用于存储折射率调制。 V L;<+C~  
 选择在下一个对话框中将实部转化为一个数据阵列图。 [{6fyd;  
 插值应该设置为Nearest Neighbor来得到一个像素化折射率调制。 G=&nwSL  
z0?IQzR^T  
5.X/Y采样介质 `vD.5  
T]2=  
 GRIN扩散器层将由双界面元件模拟。 TH*}Ja^/  
 这个元件可以在平面层和任意折射率调制之间进行模拟。 VVk8z6W  
 元件厚度对应于层厚度12.656μm。 Q:j)F|uhc  
 折射率调制由采样x/y调制介质模拟。 ]
\*_}  
&e99P{\D  
Zo@  
#pk  
 基材丙烯酸的离散数据应该从miscellaneous材料目录中加载。 Xn%O .yM6  
 折射率调制的数据阵列必须设置到介质中。 <P#:dS%r  
 应该选择像素化折射率调制。 ^AC2
 zC  
r?HbApV P  
5?|yYQM0tK  
 优化的GRIN介质是周期性结构。 只优化和指定一个单周期。 B:(a?X-7  
 介质必须切换到周期模式。周期是1.20764μm×1.20764μm。 P9qZjBS  
5-POYug  
6.通过GRIN介质传播 vAfYONU  
*V{Y.`\  
41I2t(H @z  
abg`:E  
 通过折射率调制层传播的传播模型： [!U! Z'i  
- 薄元近似 m=V69 a#  
- 分步光束传播方法。 Cps'l  
 对于这个案例，薄元近似足够准确。 Uac.8wQh  
 在传播面板上选择传播方法，并且编辑传播设置。 t<MO~_`!  
 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）。 63c\1]YB.  
L+_ JKc  
7.模拟结果 #^xj"}o@  
!G;|~|fMV  
5QZ}KNJ|t~  
8.结论 EC7)M}H  
q:9CFAX0=  
 VirtualLab Fusion支持设计GRIN衍射光学元件和全息图。 *`V r P  
 优化的GRIN元件可以生成任意的二维强度分布。 K,dEa<p  
 可以模拟通过x/y平面上任意调制的介质中的光传播。