[技术]设计和分析GRIN扩散器（完整） [复制链接]

1.模拟任务 ya.!zGH  
>+ZBQ]~  
 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。 ji9 (!G  
 设计包括两个步骤： >]s\%GO  
- 设计相位函数来生成一个角谱Top Hat分布。 ,T&=*q  
- 基于相位调制来计算对应的折射率调制。 O/ Yz6VQ  
 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。 <pyLWmO  
845a%A$  
QhR.8iS  
照明光束参数 B)>r~v]  
o}O"  
R9bsl.e  
波长：632.8nm YW9r'{(D(I  
激光光束直径（1/e2）：700um S{wR Z|8U  
S5'ZKk  
理想输出场参数 }81eef4$S  
TkHyXOk"Ky  
0se0AcrW  
直径：1° @/jLN  
分辨率：≤0.03° 742sqHx  
效率：>70% ;r<(n3"F  
杂散光：<20% EC#4"bU`'2  
/q[5-96c  
KT'Ebb]  
2.设计相位函数 i;Y3pF0%P  
B6qM0QW  
^K[WFiN}  
_7e ^ t N  
 相位的设计请参考会话编辑器 B"KDr_,,  
 Sc563_GRIN_Diffuser_1.seditor和优化文档Sc563_GRIN_Diffuser_2.dp。 f0"N  
 设计没有离散相位级的phase-only传输。 q+<<Ku(20  
N!me:|Dn  
3.计算GRIN扩散器 Qg9*mlm`  
 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。 TEB<
ia3+  
 最大折射率调制为△n=+0.05。 }MU}-6  
 最大层厚度如下： 8d4:8}
  
zt,Tda4Y  
4.计算折射率调制 F/8="dM  
fyHFfPEE  
从IFTA优化文档中显示优化的传输 hv.33l  
MC\rx=cR\  
 将传输相位转变为实部，通过函数Manipulation→Field Quantity Operations→Move→Phase to Real。 @bfW-\ I  
,EsPm'`?A/  
[te9ui%JS  
 生成正向函数，通过Manipulation→Amplitude/Real Part Manipulation→Lift Positive函数。 \Dn47V{7-  
*aem5E`c  
Jeb"t1.$  
 乘以最大调制折射率（0.05），通过Manipulation→Operation with Constant→Multiply Constant函数。 Xgb ~ED]  
KH=4A-e,0  

s<#["K*_  
 将数据转换成数据阵列：Manipulation→Create Numerical Data Array（参见下一张）。 $!Qv f  
=@ SJyW  
dio<?6ZD9P  
lRO7 Ae  
 数据阵列可用于存储折射率调制。 g#W/WKvM  
 选择在下一个对话框中将实部转化为一个数据阵列图。 @'5*u~M  
 插值应该设置为Nearest Neighbor来得到一个像素化折射率调制。 A5
WchS'  
<t~RGn3  
5.X/Y采样介质 2D'b7
zPJ3  
}^b7x;O|  
 GRIN扩散器层将由双界面元件模拟。 `qXCY^BH2  
 这个元件可以在平面层和任意折射率调制之间进行模拟。 7A,QA5G]C  
 元件厚度对应于层厚度12.656μm。 A,H|c="  
 折射率调制由采样x/y调制介质模拟。 s8O.yL  
E:7R>.g  
k_,wa]ws$  
bY@ S[  
 基材丙烯酸的离散数据应该从miscellaneous材料目录中加载。 A vh"(j  
 折射率调制的数据阵列必须设置到介质中。 [\_#n5  
 应该选择像素化折射率调制。 JXhHitUD  
Q|$?d4La8  
'c[|\M!u  
 优化的GRIN介质是周期性结构。 只优化和指定一个单周期。 ?^X e^1(  
 介质必须切换到周期模式。周期是1.20764μm×1.20764μm。 E\_Wpk  
O>vbAIu  
6.通过GRIN介质传播 O,D/&0  
*X%dg$VcV  
xPcH]Gs^b  
{e/6iSpT  
 通过折射率调制层传播的传播模型： 3oo Tn-`{  
- 薄元近似 FS+v YqwK  
- 分步光束传播方法。 Bu{1^g:  
 对于这个案例，薄元近似足够准确。 pBR9)T\n  
 在传播面板上选择传播方法，并且编辑传播设置。 Qnr7Qnb
 
 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）。 NA/hs/ '  
q@@C|oqEX  
7.模拟结果 Zqp<8M2  
`i"7; _HoV  
!et[Rdbu  
8.结论 XX9u%BZ~  
n !oxwA!  
 VirtualLab Fusion支持设计GRIN衍射光学元件和全息图。 RZL:k;}5  
 优化的GRIN元件可以生成任意的二维强度分布。 jI%g!  
 可以模拟通过x/y平面上任意调制的介质中的光传播。