[技术]设计和分析GRIN扩散器（完整） [复制链接]

1.模拟任务 `o6Hm  
dooS
|Mq  
 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。 *N .f_s  
 设计包括两个步骤： 8"4&IX  
- 设计相位函数来生成一个角谱Top Hat分布。 n# %mL<  
- 基于相位调制来计算对应的折射率调制。 h7NS9CgO  
 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。 ;~
$_A4;  
4eym$UWw  
bUf2uWy7  
照明光束参数 Y. ]FVq  
2<Tbd"x?  
*7Ct#GC  
波长：632.8nm -v4kW0G  
激光光束直径（1/e2）：700um !e?GS"L~  
GNzkVy:u  
理想输出场参数 YK/?~p9:  
JpEE'#r|  
Vf#X[$pc/  
直径：1° {$,e@nn  
分辨率：≤0.03° 9Xt5{\PJ  
效率：>70% GqXnOmk  
杂散光：<20%  y#5xS  
)oJn@82C|  
kzqW&`xn?  
2.设计相位函数 X !g"D6'  
Gpws_jw  
wRn]  
~F^(O{EG  
 相位的设计请参考会话编辑器 0b9;vlGq$  
 Sc563_GRIN_Diffuser_1.seditor和优化文档Sc563_GRIN_Diffuser_2.dp。 <=A1d\   
 设计没有离散相位级的phase-only传输。 _ji"##K  
.7Zb,r  
3.计算GRIN扩散器 MzRwsf  
 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。 LfEeFF=#n  
 最大折射率调制为△n=+0.05。 B]dvX  
 最大层厚度如下： =B g  
@UCGsw  
4.计算折射率调制 &v7$*n27  
*Ppb;   
从IFTA优化文档中显示优化的传输 5t`< KRz)I  
l2"{uCcA  
 将传输相位转变为实部，通过函数Manipulation→Field Quantity Operations→Move→Phase to Real。 =T'N6x5@  
>NWrT^rk
 
=*7K_M&  
 生成正向函数，通过Manipulation→Amplitude/Real Part Manipulation→Lift Positive函数。 q~
68)D(  
V9*Z  
t{#Btd  
 乘以最大调制折射率（0.05），通过Manipulation→Operation with Constant→Multiply Constant函数。 'M>QA"*48E  
`iYiAc  
F.2<G.9  
 将数据转换成数据阵列：Manipulation→Create Numerical Data Array（参见下一张）。 <R)%K);  
~0"(C#l9  
@:u>  
q(sEN!^L`  
 数据阵列可用于存储折射率调制。  n4;  
 选择在下一个对话框中将实部转化为一个数据阵列图。 Q>Rjv.1  
 插值应该设置为Nearest Neighbor来得到一个像素化折射率调制。 G+2!+N\P  
kH'LG!O  
5.X/Y采样介质 (- `h8M  
e&WlJ  
 GRIN扩散器层将由双界面元件模拟。 oc+TsVt  
 这个元件可以在平面层和任意折射率调制之间进行模拟。 hK F*{,'  
 元件厚度对应于层厚度12.656μm。 #=mLQSiQ  
 折射率调制由采样x/y调制介质模拟。 K.s\xA5`_  
u~WBu|  
t*Hr(|.  
&[u%ZL  
 基材丙烯酸的离散数据应该从miscellaneous材料目录中加载。 ]X y2km]  
 折射率调制的数据阵列必须设置到介质中。 %M8m 8 )  
 应该选择像素化折射率调制。 H9}z0VI  
!nh7<VJ  
>yk@t&j,  
 优化的GRIN介质是周期性结构。 只优化和指定一个单周期。 86pujXjc'  
 介质必须切换到周期模式。周期是1.20764μm×1.20764μm。 YJdM6   
1t&LNIc|^  
6.通过GRIN介质传播 8S*3W3HY  
DFDlp  
@r7ekyO8)  
.SZZT0Z  
 通过折射率调制层传播的传播模型： Jbv66)0M  
- 薄元近似 {k BHZ$/  
- 分步光束传播方法。 $*N^bj  
 对于这个案例，薄元近似足够准确。 HK_Vk\e  
 在传播面板上选择传播方法，并且编辑传播设置。 ncw)VH;_-  
 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）。 KrVP#|9%"  
=.T50~+M  
7.模拟结果 P1cI]rriW  
zt&"K0X|  
&CP]+ at  
8.结论 gY!+x=cx0  
%?<Y&t  
 VirtualLab Fusion支持设计GRIN衍射光学元件和全息图。 `"@Pr,L   
 优化的GRIN元件可以生成任意的二维强度分布。 <}Hfu-PLo  
 可以模拟通过x/y平面上任意调制的介质中的光传播。