[技术]设计和分析GRIN扩散器（完整） [复制链接]

1.模拟任务 ]/7#[  
EN5F*s@r  
 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。 Dlg9PyQ  
 设计包括两个步骤： R|[gEavFl  
- 设计相位函数来生成一个角谱Top Hat分布。 Ge1"+:tbJ  
- 基于相位调制来计算对应的折射率调制。 ")9jt
^  
 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。 7A^L$TY  
$:D\yZ,  
byPqPSY  
照明光束参数 UZ!It>  
4VhKV JX  
Jk57| )/  
波长：632.8nm |eK^Yhy
m  
激光光束直径（1/e2）：700um 7 lu_E
.Bv  
{Rq5=/b  
理想输出场参数 cToT_Mk  
iN
1_T  
ZQAiuea  
直径：1° kV4,45r  
分辨率：≤0.03° +iw4>0pi  
效率：>70% \S>GtlQbn  
杂散光：<20% NXOcsdcZu  
g/gaPc
*86  
bJ]blnH  
2.设计相位函数
n( zzH
  
QObHW[:F  
M=4`^.Ocm  
uP.dCs9-  
 相位的设计请参考会话编辑器 akzKX
}  
 Sc563_GRIN_Diffuser_1.seditor和优化文档Sc563_GRIN_Diffuser_2.dp。 f1 `E-  
 设计没有离散相位级的phase-only传输。 nZ[`Yrq)0  
AE=E"l1]  
3.计算GRIN扩散器 =lL)g"xX  
 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。 VyWzb  
 最大折射率调制为△n=+0.05。 WQsu}_g5y  
 最大层厚度如下： F!P,%JmI<  
<MJ-w1A  
4.计算折射率调制 \pXo~;E
\  
0F6~S   
从IFTA优化文档中显示优化的传输 @4$la'XSx  
.:=5|0m  
 将传输相位转变为实部，通过函数Manipulation→Field Quantity Operations→Move→Phase to Real。 /]2I%Q  
_gQ_ixu  
>^D5D%"  
 生成正向函数，通过Manipulation→Amplitude/Real Part Manipulation→Lift Positive函数。 ,3Nna:~f  
'?T<o  
WTu!/J<\  
 乘以最大调制折射率（0.05），通过Manipulation→Operation with Constant→Multiply Constant函数。 {}P~nP  
1V-sibE  
s3=slWY=  
 将数据转换成数据阵列：Manipulation→Create Numerical Data Array（参见下一张）。 }j{Z &(K  
'`j MNKn\  
zZP&`#TAy  
XW:%YTv  
 数据阵列可用于存储折射率调制。 BzTzIo5  
 选择在下一个对话框中将实部转化为一个数据阵列图。 .M0pb^M  
 插值应该设置为Nearest Neighbor来得到一个像素化折射率调制。 b1yS1i D  
`E|>K\  
5.X/Y采样介质 k=9k4l  
w@H@[x  
 GRIN扩散器层将由双界面元件模拟。 6uxF<  
 这个元件可以在平面层和任意折射率调制之间进行模拟。 I7W?}bR*6  
 元件厚度对应于层厚度12.656μm。 f/U~X;  
 折射率调制由采样x/y调制介质模拟。 R| XD#bG  
oz7=1;r  
fJ+4H4K  
_O&P!hI  
 基材丙烯酸的离散数据应该从miscellaneous材料目录中加载。 G$2Pny<!  
 折射率调制的数据阵列必须设置到介质中。 l=C|4@  
 应该选择像素化折射率调制。 tv5N wM  
a\KM^jrCD  
: :928y  
 优化的GRIN介质是周期性结构。 只优化和指定一个单周期。 H=9{|%iS  
 介质必须切换到周期模式。周期是1.20764μm×1.20764μm。 #)4p,H  
o)8VJ\ &  
6.通过GRIN介质传播 g\H~Y@'{  
!w/]V{9`X  
(/7cXd@\6  
gi+FL_8CzU  
 通过折射率调制层传播的传播模型： 6\? 2=dNX  
- 薄元近似 $g\p)- aU  
- 分步光束传播方法。 \/9O5`u*V  
 对于这个案例，薄元近似足够准确。 Gn;^]8d  
 在传播面板上选择传播方法，并且编辑传播设置。 !8tqYY?>@\  
 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）。 QT4vjz+|  
?gCP"~  
7.模拟结果  p4P"U  
z6fY_LL  
Gz2\&rmN  
8.结论 Rp>%umDyL  
<3x:nH @  
 VirtualLab Fusion支持设计GRIN衍射光学元件和全息图。 (]-RL A>  
 优化的GRIN元件可以生成任意的二维强度分布。 ]'Gz~Z%>F  
 可以模拟通过x/y平面上任意调制的介质中的光传播。