[技术]设计和分析GRIN扩散器（完整） [复制链接]

1.模拟任务 %0'7J@W  
N9~'\O$'7  
 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。 T>,[V:  
 设计包括两个步骤： !Oi':O
QG  
- 设计相位函数来生成一个角谱Top Hat分布。 @0%[4  
- 基于相位调制来计算对应的折射率调制。 k&n
pC8oA  
 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。 o* e'D7  
'_ys4hz}  
pk6<wAs*?#  
照明光束参数 i;\n\p1  
gOMy8w4>  
`chD*@76I  
波长：632.8nm At&kW3(  
激光光束直径（1/e2）：700um r6I
t)PQ  
@Thrizh  
理想输出场参数 %zO>]f&  
tD,I7%|@  
SeLFubs_  
直径：1° AB<%GzW0(  
分辨率：≤0.03° D5
Z)"~'  
效率：>70% -1w^z`;2h  
杂散光：<20% !t?5U_on  
}|wC7*^)  
\uZ1Sl  
2.设计相位函数 7c8`D;A-K  
/x\~5
cC  
UK)wV  
@?gRWH;Pq  
 相位的设计请参考会话编辑器 6=Sz5MC  
 Sc563_GRIN_Diffuser_1.seditor和优化文档Sc563_GRIN_Diffuser_2.dp。 9<o*aFgCa  
 设计没有离散相位级的phase-only传输。 -?-yeJP2
 
iu2O/l#r  
3.计算GRIN扩散器 .vd*~U"  
 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。 ]l`V#Rd  
 最大折射率调制为△n=+0.05。 h-U]?De5\  
 最大层厚度如下： E&)o.l<h|  
PJ,G_+b!  
4.计算折射率调制 ^2i$AM1t  
m= %KaRI  
从IFTA优化文档中显示优化的传输 B7sBO6Z$J  
gUYTVp Vf  
 将传输相位转变为实部，通过函数Manipulation→Field Quantity Operations→Move→Phase to Real。 8t
|?b  
0v``4z2Z  
X]dN1/_  
 生成正向函数，通过Manipulation→Amplitude/Real Part Manipulation→Lift Positive函数。 #}Bv/`t  
gLlA'`!  
"G Jhx/zt  
 乘以最大调制折射率（0.05），通过Manipulation→Operation with Constant→Multiply Constant函数。 Z_>:p^id  
'@5x
=>  
Nw%^Gs<~  
 将数据转换成数据阵列：Manipulation→Create Numerical Data Array（参见下一张）。 7/K'nA  
EJNHZ<  
i8%Z(@_`  
VBW][f  
 数据阵列可用于存储折射率调制。 r]Lj@0F>8  
 选择在下一个对话框中将实部转化为一个数据阵列图。 iH>b"H>  
 插值应该设置为Nearest Neighbor来得到一个像素化折射率调制。 h!tg+9%  
- %?>1n  
5.X/Y采样介质 YoZd,} i  
#A:^XAU1Z@  
 GRIN扩散器层将由双界面元件模拟。 oG-Eac,  
 这个元件可以在平面层和任意折射率调制之间进行模拟。 ]deO\mB  
 元件厚度对应于层厚度12.656μm。 X@/X65=[  
 折射率调制由采样x/y调制介质模拟。 W#kLM\2L  
aM:tg1g  
M #%V%<  
4C3i  
 基材丙烯酸的离散数据应该从miscellaneous材料目录中加载。 i%MR<M  
 折射率调制的数据阵列必须设置到介质中。 5f75r  
 应该选择像素化折射率调制。 !e~d,NIy  
.~a8\6t  
To-$)GQ@W  
 优化的GRIN介质是周期性结构。 只优化和指定一个单周期。 dvglh?7d  
 介质必须切换到周期模式。周期是1.20764μm×1.20764μm。 )&-n-m@E  
mS.!lkV  
6.通过GRIN介质传播 nO;ox*Bk+8  
ZIc-^&`r=  
`.wgRUhFH;  
24fN3  
 通过折射率调制层传播的传播模型： 8jiBLZkRf  
- 薄元近似 0|{":i_s  
- 分步光束传播方法。 (1'sBm7F  
 对于这个案例，薄元近似足够准确。  h}}7_I9  
 在传播面板上选择传播方法，并且编辑传播设置。 iphdJZ/f  
 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）。 9
QkssI  
aw7pr464  
7.模拟结果 3
Q,p,  
$H6ngL  
>f;oY9 {m  
8.结论 9gZS)MZ  
@;[.#hK  
 VirtualLab Fusion支持设计GRIN衍射光学元件和全息图。 {@Z*.G^  
 优化的GRIN元件可以生成任意的二维强度分布。 5UQ[vHMqI  
 可以模拟通过x/y平面上任意调制的介质中的光传播。