[技术]设计和分析GRIN扩散器（完整） [复制链接]

1.模拟任务 l_}c[bAUu  
&$+y
XN  
 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。 +
pjD{S~Y  
 设计包括两个步骤： fwl RwH(  
- 设计相位函数来生成一个角谱Top Hat分布。 zSq+#O1#  
- 基于相位调制来计算对应的折射率调制。 9'4cqR  
 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。 aX  ?ON
 
\j K?R 6  
}Rt<^oya*  
照明光束参数 J\ 3~  
}D|"$*  
Fir7z nRW  
波长：632.8nm 6xj&Qo  
激光光束直径（1/e2）：700um =n#xnZ3  
="I]D I  
理想输出场参数 f8uVk|a  
g\jdR_/  
'{Ywb@Bc  
直径：1° 8"S0E(,mu  
分辨率：≤0.03° 7tt&/k?Q  
效率：>70% *?i~AXJm  
杂散光：<20% 9h9Y:i*Gh5  
xwz2N5  
lFRgyEPH  
2.设计相位函数 h
y6px  
-EL"Sv?  
thq(tK7  
:z^c<KFX  
 相位的设计请参考会话编辑器 2 K` hH  
 Sc563_GRIN_Diffuser_1.seditor和优化文档Sc563_GRIN_Diffuser_2.dp。 n7Re@'N<  
 设计没有离散相位级的phase-only传输。 LL:B H,[  
g/T`4"p[H  
3.计算GRIN扩散器 >+G=
|2  
 GRIN扩散器应该包含一个1mm厚度石英玻璃作为基板，和一个折射率调制的丙烯酸薄层。 @s@r5uR9B  
 最大折射率调制为△n=+0.05。 pRYt.}/K  
 最大层厚度如下： W;hI[9  
.-<o[(s  
4.计算折射率调制 ousoG$Pc  
b)`<J @&{  
从IFTA优化文档中显示优化的传输 8# 9.a]AX  
=k&'ft  
 将传输相位转变为实部，通过函数Manipulation→Field Quantity Operations→Move→Phase to Real。 LdRLKE<'e  
s3t{freM  
= [:ruE  
 生成正向函数，通过Manipulation→Amplitude/Real Part Manipulation→Lift Positive函数。 \bfNki  
/dtFB5Z"w  
9v/1>rziE  
 乘以最大调制折射率（0.05），通过Manipulation→Operation with Constant→Multiply Constant函数。 Aw >DZ2  
0]5QX/I  
3ne=7Mj  
 将数据转换成数据阵列：Manipulation→Create Numerical Data Array（参见下一张）。 `qUmOFl  
+VzR9ksJj  
5 kQC  
LnM+,cBz  
 数据阵列可用于存储折射率调制。 tn:tM5m  
 选择在下一个对话框中将实部转化为一个数据阵列图。 j1>1vD-`T  
 插值应该设置为Nearest Neighbor来得到一个像素化折射率调制。 [x9eamJ,H  
UF0PWpuO  
5.X/Y采样介质 Y2Y/laD  
P PmE.%_  
 GRIN扩散器层将由双界面元件模拟。 S{&;  
 这个元件可以在平面层和任意折射率调制之间进行模拟。 X$J  
 元件厚度对应于层厚度12.656μm。 $,bLb5}Qu  
 折射率调制由采样x/y调制介质模拟。 ~|+  
lKwIlp  
_>*TPlB  
UKn>.,  
 基材丙烯酸的离散数据应该从miscellaneous材料目录中加载。 (AV j_Cw  
 折射率调制的数据阵列必须设置到介质中。
J4=~.&6  
 应该选择像素化折射率调制。 "y#$| TMB  
$FS j^v]  
I+ydVj(Op  
 优化的GRIN介质是周期性结构。 只优化和指定一个单周期。 $Z$BF  
 介质必须切换到周期模式。周期是1.20764μm×1.20764μm。 <Y<%=`  
9Yd<_B
#  
6.通过GRIN介质传播 1XL^Zhr  
N9idk}T  
uBH4E;[f  
05$CIS>!  
 通过折射率调制层传播的传播模型： X`#vH8  
- 薄元近似 '\=aSZVO  
- 分步光束传播方法。 S0du,A~  
 对于这个案例，薄元近似足够准确。 =5',obYN>c  
 在传播面板上选择传播方法，并且编辑传播设置。 Jro)  
 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）。 PkMN@JS  
oyK'h9Wt1  
7.模拟结果 [Vc8j&:L  
$CRu?WUS]'  
t#=W'HyW8  
8.结论 i=nd][1n  
6||zfH  
 VirtualLab Fusion支持设计GRIN衍射光学元件和全息图。 Z`T]jm-3  
 优化的GRIN元件可以生成任意的二维强度分布。 4ba[*R2  
 可以模拟通过x/y平面上任意调制的介质中的光传播。