[技术]设计和分析GRIN扩散器（完整） [复制链接]

1.模拟任务 b\=0[kBQw  
`~@BU  
 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。 vm8QKPy  
 设计包括两个步骤： U%gP2]t%cs  
- 设计相位函数来生成一个角谱Top Hat分布。 px4Z  
- 基于相位调制来计算对应的折射率调制。 WNm,r>6m  
 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。 2
Q9s?C  
,e.y4 vnU  
Oq+C<}eg  
照明光束参数 71K6] ~<  
$|(roC(  
.]r[0U  
波长：632.8nm ik&loM_  
激光光束直径（1/e2）：700um 'd(}bYr)  
R0. `2=  
理想输出场参数 kdxs{b"t  
jy&p_v1  
i"JF~6c<  
直径：1° JG/sKOlA  
分辨率：≤0.03° qmxkmO+Qur  
效率：>70% =i:?4pIZ  
杂散光：<20% YnJ=&21  
!vImmhI!I  
W!IK>IW"  
2.设计相位函数 'J!P:.=a>  
v`w
Pdb  
O~qB  
zKT \i  
 相位的设计请参考会话编辑器 3c9v~5og4  
 Sc563_GRIN_Diffuser_1.seditor和优化文档Sc563_GRIN_Diffuser_2.dp。 s?0r\cc|:  
 设计没有离散相位级的phase-only传输。 %eD&2$q*  
ge[\%  
3.计算GRIN扩散器 kx'6FkZPIr  
 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。 &p=~=&g=  
 最大折射率调制为△n=+0.05。 c:=Z<0S;  
 最大层厚度如下： PicO3m  
q/4PX  
4.计算折射率调制 g@nE7H1V  
W9eR3q  
从IFTA优化文档中显示优化的传输 T( ;BEyc?  
4{fi=BA   
 将传输相位转变为实部，通过函数Manipulation→Field Quantity Operations→Move→Phase to Real。 &=02.E@  
anl?4q3;9  
{?5EOp~  
 生成正向函数，通过Manipulation→Amplitude/Real Part Manipulation→Lift Positive函数。 -Ep-v4}  
oO= 6Kd+T  
3FNj~=N  
 乘以最大调制折射率（0.05），通过Manipulation→Operation with Constant→Multiply Constant函数。 61gZZM  
DbOWnXV"o  
,j5fzA  
 将数据转换成数据阵列：Manipulation→Create Numerical Data Array（参见下一张）。 :=~([oSNW"  
?+5K2Zk  
QV?\?9(  
N:&^ql4  
 数据阵列可用于存储折射率调制。 2RM0ca_F  
 选择在下一个对话框中将实部转化为一个数据阵列图。 {a(YV\^y|H  
 插值应该设置为Nearest Neighbor来得到一个像素化折射率调制。 XqJ@NgsY  
^-=,q.[7  
5.X/Y采样介质 @Vb-BC,  

#>>-:?X  
 GRIN扩散器层将由双界面元件模拟。 a nIdCOh  
 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.(/j  
 元件厚度对应于层厚度12.656μm。 _-^KqNyy  
 折射率调制由采样x/y调制介质模拟。 4;&(  
D$ `yxc  
a&y%|Gs^f  
RJd55+h  
 基材丙烯酸的离散数据应该从miscellaneous材料目录中加载。 hg\$>W~2  
 折射率调制的数据阵列必须设置到介质中。 u1>|
2D  
 应该选择像素化折射率调制。 *!.'1J:YJ(  
(c[|k  
nwV\[E  
 优化的GRIN介质是周期性结构。 只优化和指定一个单周期。 (<3'LhFII  
 介质必须切换到周期模式。周期是1.20764μm×1.20764μm。 L4Kkbt<x  
E5 Y92vu  
6.通过GRIN介质传播 AZtZa'hbkQ  
~Jq<FVK  
pT[C[h:  
3YRhqp"E  
 通过折射率调制层传播的传播模型： KeXQ'.x5O  
- 薄元近似 GS)l{bS#[O  
- 分步光束传播方法。 Y{2\==~  
 对于这个案例，薄元近似足够准确。 xT=|Uc0  
 在传播面板上选择传播方法，并且编辑传播设置。 Fdvex$r&  
 场采样必须设置为手动模式并且采样距离为4.5μm（半像素尺寸）。 5$zC,g*#  
(^057  
7.模拟结果 b]*9![_  
<$7*yV  
xJZbax[  
8.结论 ~":?})  
=DF7l<&km  
 VirtualLab Fusion支持设计GRIN衍射光学元件和全息图。 )!M:=}."  
 优化的GRIN元件可以生成任意的二维强度分布。 P_i2yhpK  
 可以模拟通过x/y平面上任意调制的介质中的光传播。