[技术]设计和分析GRIN扩散器（完整） [复制链接]

1.模拟任务 +pYwc0~  
iv6G9e{cx  
 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。 wzd(=*N  
 设计包括两个步骤： "N=$=Dy>  
- 设计相位函数来生成一个角谱Top Hat分布。 Fs $FR-x  
- 基于相位调制来计算对应的折射率调制。 fx(8 o+  
 设计相位函数是基于案例DO.002。在开始设计一个梯度折射率扩散器之前，我们迫切地推荐您先阅读这个案例。 { >izfG,\  
;w"h
n*  
kwT)j(pp<  
照明光束参数 -
bOtF%  
V61oK  
;7?oJH;  
波长：632.8nm U2<q dknB  
激光光束直径（1/e2）：700um 3?"gfw W  
[qRww]g;P|  
理想输出场参数 @#t<!-8d  
nKr'cb  
^" g?m  
直径：1° TsoxS/MI"  
分辨率：≤0.03° yGt[Qvx#  
效率：>70% +[uh);vD`G  
杂散光：<20% zc;kNkV#1Y  
36+/MvIT  
lV^:2I/  
2.设计相位函数 6c-'CW  
=UK:83R(  
G`0{31us  
/N*<Fq7w~  
 相位的设计请参考会话编辑器 Aqf9
1 [c  
 Sc563_GRIN_Diffuser_1.seditor和优化文档Sc563_GRIN_Diffuser_2.dp。 ';Nc;9  
 设计没有离散相位级的phase-only传输。 R0*P,~L;|  
NJr)f  
3.计算GRIN扩散器 VpHwc!APq  
 GRIN扩散器应该包含一个1mm厚度石英玻璃作为基板，和一个折射率调制的丙烯酸薄层。 l6w\E=K  
 最大折射率调制为△n=+0.05。 1<#D3CXK  
 最大层厚度如下： 9ETdO,L)f  
h'h8Mm  
4.计算折射率调制 (EWGX |QA  
O*?^a7Z)4  
从IFTA优化文档中显示优化的传输 ~b)X:ku  
"A~dt5GJ  
 将传输相位转变为实部，通过函数Manipulation→Field Quantity Operations→Move→Phase to Real。 3T]cDVQ_  
;ZI8vFb  
}DjVZ48  
 生成正向函数，通过Manipulation→Amplitude/Real Part Manipulation→Lift Positive函数。 ,=Wj*S)~  
p7`9 d1n  
Y]`=cR`/"  
 乘以最大调制折射率（0.05），通过Manipulation→Operation with Constant→Multiply Constant函数。 k}<H  
P8dMfD*"E  
?_AX;z  
 将数据转换成数据阵列：Manipulation→Create Numerical Data Array（参见下一张）。 !]uB
4  
[Ca''JqrA  
V*te8HIe  
|-\anby<  
 数据阵列可用于存储折射率调制。 iN'T^+um=  
 选择在下一个对话框中将实部转化为一个数据阵列图。 C/N;4  
 插值应该设置为Nearest Neighbor来得到一个像素化折射率调制。 5TuwXz1v  
MYara;k  
5.X/Y采样介质 y,&[OrCm^\  
^C^I  
 GRIN扩散器层将由双界面元件模拟。 ^vG<Ma.yk  
 这个元件可以在平面层和任意折射率调制之间进行模拟。 MH'%E^n `  
 元件厚度对应于层厚度12.656μm。 0H +nVR  
 折射率调制由采样x/y调制介质模拟。 dPpQCxf  
!+@70|gFF  
|-{ Hy(9  
@(6i 1Iwu9  
 基材丙烯酸的离散数据应该从miscellaneous材料目录中加载。 ^u$=<66  
 折射率调制的数据阵列必须设置到介质中。 ~1*37w~  
 应该选择像素化折射率调制。 ZyNgG9JL]  
A ?V-Sz#  
F^Jz   
 优化的GRIN介质是周期性结构。 只优化和指定一个单周期。 Q Rr9|p{  
 介质必须切换到周期模式。周期是1.20764μm×1.20764μm。 N@<-R<s^  
#|
gh  
6.通过GRIN介质传播 Ofoh4BL'1@  
Kzq^f=p  
sxF2ku4A  
_I'k&R  
 通过折射率调制层传播的传播模型： 3*%+NQIj  
- 薄元近似 =eW4?9Uq  
- 分步光束传播方法。 Y}.f&rLe  
 对于这个案例，薄元近似足够准确。 /K!f3o+  
 在传播面板上选择传播方法，并且编辑传播设置。 R1Rk
00Ow:  
 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）。 CfrO1iF  
Q-R?y+| x  
7.模拟结果 Ex_dqko  
E,?IIRg&  
^5
~x*=_  
8.结论 8kU(>' ^_:  
=(TMcu$4`  
 VirtualLab Fusion支持设计GRIN衍射光学元件和全息图。 n?OMfx  
 优化的GRIN元件可以生成任意的二维强度分布。 8|i<
4>  
 可以模拟通过x/y平面上任意调制的介质中的光传播。