[技术]设计和分析GRIN扩散器（完整） [复制链接]

1.模拟任务 x%;Q /7&$  
$j~oB:3n7  
 本教程将介绍设计和分析生成Top Hat图案的折射率调制扩散器图层。 o6} +5  
 设计包括两个步骤： ; md{T'  
- 设计相位函数来生成一个角谱Top Hat分布。 h=3156M  
- 基于相位调制来计算对应的折射率调制。 GM/3*S$c  
 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。 >e4  
=](c7HEQf  
n},~2  
照明光束参数 RfT#kh/5  
vWJhSpC[  
zr0_SCh;2  
波长：632.8nm #"M 'Cs  
激光光束直径（1/e2）：700um Q7y6</4f  
y\ nR0m  
理想输出场参数 u+]v.Mt  
Kis\Rg  
l|-TGjsX  
直径：1° 5JbPB!5;  
分辨率：≤0.03° zX
B]Bf3TH  
效率：>70% z]k=sk  
杂散光：<20% M} IRagm  
O=1uF  
?l_>rSly5  
2.设计相位函数 b8J\Lm|J  
hfY Ieb#91  
Z_qs_/y  
t|*PC  
 相位的设计请参考会话编辑器 ^g,[#Rh  
 Sc563_GRIN_Diffuser_1.seditor和优化文档Sc563_GRIN_Diffuser_2.dp。 4/{Io &|  
 设计没有离散相位级的phase-only传输。 ~Exd_c9  
S^
?OKqS  
3.计算GRIN扩散器 LnJ/t(KV  
 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。 `07u}]d8  
 最大折射率调制为△n=+0.05。 R]%ZqT{PS  
 最大层厚度如下： ]xfAdBi  
p[e|N;W8A  
4.计算折射率调制  ]{OEU]I@  
r^P}xGGK  
从IFTA优化文档中显示优化的传输 {6<7M  
NQ<~$+{  
 将传输相位转变为实部，通过函数Manipulation→Field Quantity Operations→Move→Phase to Real。 DYH-5yX7  
f8! PeQ?  
,{c9Lv%@J  
 生成正向函数，通过Manipulation→Amplitude/Real Part Manipulation→Lift Positive函数。 a4,bP*H  
Sv-}w$  
[pbX_  
 乘以最大调制折射率（0.05），通过Manipulation→Operation with Constant→Multiply Constant函数。 Iz
2K  
vi0% jsI  
nJ4h9`[>V  
 将数据转换成数据阵列：Manipulation→Create Numerical Data Array（参见下一张）。 ?ZSG4La\  
!EM21Sc  
QB@qzgEJ!,  
w2~(/RgO  
 数据阵列可用于存储折射率调制。 _]tR1T5e  
 选择在下一个对话框中将实部转化为一个数据阵列图。 ,ewg3mYHC&  
 插值应该设置为Nearest Neighbor来得到一个像素化折射率调制。 *|Re,cY  
n/s!S &  
5.X/Y采样介质 <uL?7P  
C[rYV
a .  
 GRIN扩散器层将由双界面元件模拟。 Qd!;CoOmZs  
 这个元件可以在平面层和任意折射率调制之间进行模拟。 #'<I!G  
 元件厚度对应于层厚度12.656μm。 hzPx8sO  
 折射率调制由采样x/y调制介质模拟。 Xr M[8a  
9Pd~  
mo#4jtCE  
P1 (8foZA  
 基材丙烯酸的离散数据应该从miscellaneous材料目录中加载。 da!N0\.1T  
 折射率调制的数据阵列必须设置到介质中。
N>Y`>5  
 应该选择像素化折射率调制。 `+B+RQl}[  
{<~XwJ.  
ItKwB+my  
 优化的GRIN介质是周期性结构。 只优化和指定一个单周期。 h1K 3A5  
 介质必须切换到周期模式。周期是1.20764μm×1.20764μm。 ^i-%FY_i5}  
'A!Dg  
6.通过GRIN介质传播 )dF(5,y)  
A i9*w?C  
(L|SE4  
Di*+Cz;gK  
 通过折射率调制层传播的传播模型： y%TR2CvT  
- 薄元近似 .1I];Cy0D  
- 分步光束传播方法。 ~uC4>+dk  
 对于这个案例，薄元近似足够准确。 yc]ni.Hz  
 在传播面板上选择传播方法，并且编辑传播设置。 Q(k$HP  
 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）。 8)"KPr63M  
![abDT5![  
7.模拟结果 {yt]7^  
&O0+\A9tP  
tt J,rM  
8.结论 7R))(-  
>w j7Y`  
 VirtualLab Fusion支持设计GRIN衍射光学元件和全息图。  TWx<)  
 优化的GRIN元件可以生成任意的二维强度分布。 .[2MPjg  
 可以模拟通过x/y平面上任意调制的介质中的光传播。