[技术]设计和分析GRIN扩散器（完整） [复制链接]

1.模拟任务 P9Yy9_a|x  
<P[T!gST  
 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。 - O98pi  
 设计包括两个步骤： XgN` 7!Z  
- 设计相位函数来生成一个角谱Top Hat分布。 :K`ESq!8u  
- 基于相位调制来计算对应的折射率调制。 O4\Z!R60g  
 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。 K5ZC:Ks  
6fH@wQ"wN  
k(>h^  
照明光束参数 fqX"Lus `=  
3`d
}~v{  
'FlJpA}  
波长：632.8nm E1dD7r\  
激光光束直径（1/e2）：700um 8KB>6[H!wE  
4 %PfrJ  
理想输出场参数 ;__9TN  
+d+@u)6  
1_fZm+oW!  
直径：1° _It,%<3  
分辨率：≤0.03° (Fq5IGs  
效率：>70% K8n4oz#z  
杂散光：<20% T{V/+RM  
iLP7!j  
H9h@sSg  
2.设计相位函数 1c3TN#|)W  
I}e3zf>  
U~h'*nV&  
[U}+sTQ  
 相位的设计请参考会话编辑器 _J
wq`]Z  
 Sc563_GRIN_Diffuser_1.seditor和优化文档Sc563_GRIN_Diffuser_2.dp。 IDkWGh  
 设计没有离散相位级的phase-only传输。 +4[^!q* H  
rg0
ma  
3.计算GRIN扩散器 Fc~'TBf,,`  
 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。 &PkLp4mQ  
 最大折射率调制为△n=+0.05。 Nx{$}  
 最大层厚度如下： 4h5g'!9-g  
Z3>N<u8)  
4.计算折射率调制 h
\plQ[T  
I1[g&9,  
从IFTA优化文档中显示优化的传输 SH*C
"  
7.DtdyM  
 将传输相位转变为实部，通过函数Manipulation→Field Quantity Operations→Move→Phase to Real。 $0bjKy  
W_m"ySQs  
vN2u34  
 生成正向函数，通过Manipulation→Amplitude/Real Part Manipulation→Lift Positive函数。 [:xiZ  
&] \X]p  
J]m{b09F  
 乘以最大调制折射率（0.05），通过Manipulation→Operation with Constant→Multiply Constant函数。 da1]mb=4 5  
d,8mY/S>w  
$P1O>x>LIL  
 将数据转换成数据阵列：Manipulation→Create Numerical Data Array（参见下一张）。 b-3*Nl_%  
pO8ePc@=D  
f|y:vpd
%  
'J,T{s1J  
 数据阵列可用于存储折射率调制。 _qbIh  
 选择在下一个对话框中将实部转化为一个数据阵列图。 I^o
E4o  
 插值应该设置为Nearest Neighbor来得到一个像素化折射率调制。 )c l5B{1P  
p>_;^&>&  
5.X/Y采样介质 sAgKg=)  
:4^\3~i1X  
 GRIN扩散器层将由双界面元件模拟。 mxb0
6u_  
 这个元件可以在平面层和任意折射率调制之间进行模拟。 spasB=E  
 元件厚度对应于层厚度12.656μm。 M$0u1~K  
 折射率调制由采样x/y调制介质模拟。 \rVQQ|l   
)lJao  
odg<q$34  
O?<&+(uMTT  
 基材丙烯酸的离散数据应该从miscellaneous材料目录中加载。 ?$e9<lsQq)  
 折射率调制的数据阵列必须设置到介质中。 p{PE@KO:  
 应该选择像素化折射率调制。 '#(v=|J  
R
b(SBa  
9;?UvOI;  
 优化的GRIN介质是周期性结构。 只优化和指定一个单周期。 [F5h  
 介质必须切换到周期模式。周期是1.20764μm×1.20764μm。 wvrrMGU)a  
a>mm+L8y  
6.通过GRIN介质传播 PMfkA!.Y  
q~o,WZG  
z>w`ZD}XY  
c5|:,wkx  
 通过折射率调制层传播的传播模型： w[6J `
 
- 薄元近似 l2;CQ7  
- 分步光束传播方法。 Q
dLYCR4f  
 对于这个案例，薄元近似足够准确。 &Q}*+Y]G  
 在传播面板上选择传播方法，并且编辑传播设置。 Mwgu93?  
 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）。 G;f/Tch  
rp5(pV7*  
7.模拟结果 F @Te@n  
tK k#LWB  
-{`@=U  
8.结论 w`l{LHrR  
JWA@+u*k  
 VirtualLab Fusion支持设计GRIN衍射光学元件和全息图。 Fq9Q+RNMZL  
 优化的GRIN元件可以生成任意的二维强度分布。 8u!
"#S#>a  
 可以模拟通过x/y平面上任意调制的介质中的光传播。