[技术]设计和分析GRIN扩散器（完整） [复制链接]

1.模拟任务 bTI|F]^!  
v&6-a*<Z  
 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。 [F+}V,  
 设计包括两个步骤： i}cRi&2[  
- 设计相位函数来生成一个角谱Top Hat分布。 %aP!hy  
- 基于相位调制来计算对应的折射率调制。 l5~os>  
 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。 y5vvu>nd  
u2t
fF  
EfqX y>W  
照明光束参数 T~-ycVc  
m&d|t>3<  
%[GsD9_-  
波长：632.8nm |44Ploz2b  
激光光束直径（1/e2）：700um aEB_#1  
91/Q
9xY  
理想输出场参数 A@`}c,G  
kBS9tKBWg  
n3WlZ!$  
直径：1° ::`HQ@^  
分辨率：≤0.03° %mW{n8W3{  
效率：>70% !M(xG%M-V  
杂散光：<20% Ao 'l"-  
rm7ANMB:  
EAUEQk?9  
2.设计相位函数 VG5i{1 0  
5%"V[lDx@  
[+^1.N  
IW5,
7.  
 相位的设计请参考会话编辑器 GblA
9F7  
 Sc563_GRIN_Diffuser_1.seditor和优化文档Sc563_GRIN_Diffuser_2.dp。 *tA1az-jO  
 设计没有离散相位级的phase-only传输。 [+Iz@0q  
Q3'llOx  
3.计算GRIN扩散器 @NR>{Eg  
 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。 y RqL9t  
 最大折射率调制为△n=+0.05。 #<fRE"v:Q  
 最大层厚度如下： [NTzcSN.  
q
])K,)  
4.计算折射率调制 Xg6Jh``  
1er TldX  
从IFTA优化文档中显示优化的传输 1C+13LE$U  
{p2!|A&a  
 将传输相位转变为实部，通过函数Manipulation→Field Quantity Operations→Move→Phase to Real。 hE{K=Tz$  
v&\Q8!r_  
<sbu;dQ`  
 生成正向函数，通过Manipulation→Amplitude/Real Part Manipulation→Lift Positive函数。
70d1ReQ  
Z-%\ <zT  
=IZT(8  
 乘以最大调制折射率（0.05），通过Manipulation→Operation with Constant→Multiply Constant函数。 "x0^#AVg  
s S+MqBh&I  
gT.sjd  
 将数据转换成数据阵列：Manipulation→Create Numerical Data Array（参见下一张）。 VD*6g%p  
`7E;VL^Y1  
,>a&"V^k  
"Fr.fhh'~  
 数据阵列可用于存储折射率调制。 bL`TySX  
 选择在下一个对话框中将实部转化为一个数据阵列图。 kt#fMd$  
 插值应该设置为Nearest Neighbor来得到一个像素化折射率调制。 dFxIF;C>/  
l:~/<`o  
5.X/Y采样介质 k=$TGqQY?  
LVM%"sd?  
 GRIN扩散器层将由双界面元件模拟。 BKCiIfkZ  
 这个元件可以在平面层和任意折射率调制之间进行模拟。 b#%hY{$j  
 元件厚度对应于层厚度12.656μm。 P;.W+WN  
 折射率调制由采样x/y调制介质模拟。 ^LnTOdAE  
g/d<Zfq<{  
#lo6c;*m5  
6Igz:eX  
 基材丙烯酸的离散数据应该从miscellaneous材料目录中加载。 2QcOR4_V  
 折射率调制的数据阵列必须设置到介质中。 5DU6rks%
 
 应该选择像素化折射率调制。 #P9~}JB3,  
lN)C2
2  
n+9=1Oo"  
 优化的GRIN介质是周期性结构。 只优化和指定一个单周期。 R_cA:3qc~  
 介质必须切换到周期模式。周期是1.20764μm×1.20764μm。 tKuwpT1Qc  
J1U/.`Oy  
6.通过GRIN介质传播 p$c6<'UqH  
EWhK0Vej=  
HyQJXw?A:  
e2Pcm_Ahv*  
 通过折射率调制层传播的传播模型： NR6#g,+7  
- 薄元近似 C==hox7b  
- 分步光束传播方法。 cl3K<'D  
 对于这个案例，薄元近似足够准确。 Qy<P463A(l  
 在传播面板上选择传播方法，并且编辑传播设置。 ?zMHP#i  
 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）。 79j+vH!zh  
p`dU2gV  
7.模拟结果 Et_bH%0  
Y]_ruDIW  
 _"yh.N&  
8.结论 -7[@R;FS  
2zA4vZkbcw  
 VirtualLab Fusion支持设计GRIN衍射光学元件和全息图。 ?!:ha;n  
 优化的GRIN元件可以生成任意的二维强度分布。 tS5hv@9cWx  
 可以模拟通过x/y平面上任意调制的介质中的光传播。