[技术]设计和分析GRIN扩散器（完整） [复制链接]

1.模拟任务 3}h&/KN{  
Np/[MC  
 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。 5T  
 设计包括两个步骤： ;bA
y7  
- 设计相位函数来生成一个角谱Top Hat分布。 U3za}3  
- 基于相位调制来计算对应的折射率调制。 ^ 1J;SO|  
 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。
+u)'  
^MddfBwk  
!4 hs9b  
照明光束参数 Aga7X@fV(  
_aDx('  
u@
gYEx}  
波长：632.8nm nEGku]pCH{  
激光光束直径（1/e2）：700um tXp)o>"  
o<g (%ncr  
理想输出场参数 X`aED\#\h  
\/$v@5  
,]cd%w9  
直径：1° (=PnLP  
分辨率：≤0.03° |RjjP 7  
效率：>70% ;ib~c,  
杂散光：<20% He]F~GXP  
sP+S86 u  
' l!QGKz  
2.设计相位函数 ~z aV.3#  
I9u=RIs  
T4f:0r;^f*  
J`x9XWYw  
 相位的设计请参考会话编辑器 3;M!]9ms  
 Sc563_GRIN_Diffuser_1.seditor和优化文档Sc563_GRIN_Diffuser_2.dp。 t*<c+Ixu  
 设计没有离散相位级的phase-only传输。 my} P\r.  
3(}?f  
3.计算GRIN扩散器
p5[uVRZ  
 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。 ILVbbC`D  
 最大折射率调制为△n=+0.05。 bZlAK)  
 最大层厚度如下： @
=,J6  
UG!&n@R  
4.计算折射率调制  LSfj7j`  
0SDCo\  
从IFTA优化文档中显示优化的传输 9z-"JnM  
3n/L;T,X  
 将传输相位转变为实部，通过函数Manipulation→Field Quantity Operations→Move→Phase to Real。 |/(5GX,X  
B#gmT2L  
"*T)L<G  
 生成正向函数，通过Manipulation→Amplitude/Real Part Manipulation→Lift Positive函数。 },"g*  
1rKR=To  
asJYGqdF  
 乘以最大调制折射率（0.05），通过Manipulation→Operation with Constant→Multiply Constant函数。 <T}#>xHs3  
"ulaF+  
Hc+<(g  
 将数据转换成数据阵列：Manipulation→Create Numerical Data Array（参见下一张）。 m:^@AR1%d  

Wu}Co  
~q4y'dBy*  
/# eBDo  
 数据阵列可用于存储折射率调制。 |/s.PNP2  
 选择在下一个对话框中将实部转化为一个数据阵列图。 $K iMu  
 插值应该设置为Nearest Neighbor来得到一个像素化折射率调制。 q{@Wn]!k  
'|cuVxcE55  
5.X/Y采样介质 |-R::gm  
1dq.UW\  
 GRIN扩散器层将由双界面元件模拟。 eJwr  
 这个元件可以在平面层和任意折射率调制之间进行模拟。 54OYAkPCk  
 元件厚度对应于层厚度12.656μm。 ~\/ J&  
 折射率调制由采样x/y调制介质模拟。 fg9sZ%67]\  
-`;8~wMN  
A1@-;/H3  
z=xHk|+'  
 基材丙烯酸的离散数据应该从miscellaneous材料目录中加载。 y, Z
#?O  
 折射率调制的数据阵列必须设置到介质中。 &l.^UQ   
 应该选择像素化折射率调制。 b'&pJ1]]}  
$-y+97  
she`_'?5  
 优化的GRIN介质是周期性结构。 只优化和指定一个单周期。 l?~ci ;lG  
 介质必须切换到周期模式。周期是1.20764μm×1.20764μm。 <hea%6  
y
O6i "3  
6.通过GRIN介质传播 ~U1iB  
?1{`~)"  
a~%ej.)l  
Y[H_?f=;%  
 通过折射率调制层传播的传播模型： a_ P[J8j  
- 薄元近似 oaKf{$vg  
- 分步光束传播方法。 4/jY;YN,2  
 对于这个案例，薄元近似足够准确。 oY]VP+b!  
 在传播面板上选择传播方法，并且编辑传播设置。 k`t'P6 bU  
 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）。 j@ "`!uPz  
=.%ZF]Oe+#  
7.模拟结果 cC[n~OV  
1D`RR/g&  
wx!*fy4hL  
8.结论 `~}7k)F(  
KZE.}8^%D  
 VirtualLab Fusion支持设计GRIN衍射光学元件和全息图。 1Q%.-vs  
 优化的GRIN元件可以生成任意的二维强度分布。 ^Pf&C0xXv  
 可以模拟通过x/y平面上任意调制的介质中的光传播。