[技术]设计和分析GRIN扩散器（完整） [复制链接]

1.模拟任务 q5=,\S3=  
-m=A1~|7  
 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。 C=@4U}  
 设计包括两个步骤： naH(lz|v  
- 设计相位函数来生成一个角谱Top Hat分布。 1iLo$  
- 基于相位调制来计算对应的折射率调制。 =b>TFB=*N  
 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。 $p4e8j[EJ  
k{{3nenAG  
v<g=uEpN  
照明光束参数 6Aq]I$  
D&2NO/ R  
adIrrK  
波长：632.8nm ?%qaoxG37  
激光光束直径（1/e2）：700um zGyRzxFN  
fRLA;1va  
理想输出场参数 &*ocr&  
!#W>x49}  
`P
L}8ydZ  
直径：1° f_[dFKoX  
分辨率：≤0.03°  Fpn*]x  
效率：>70% 8b~  
杂散光：<20% OG?7( UJ  
w9VwZow  
^Cp2#d*  
2.设计相位函数 0#eb] c  
jS[=Zx`  
fuv{2[NV  
Q2r[^Z  
 相位的设计请参考会话编辑器 >!s<JKhI  
 Sc563_GRIN_Diffuser_1.seditor和优化文档Sc563_GRIN_Diffuser_2.dp。 ksOsJ~3)  
 设计没有离散相位级的phase-only传输。 t,JX6ni  
{.AN4  
3.计算GRIN扩散器 /KF@Un_Ow  
 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。 sL~4~178  
 最大折射率调制为△n=+0.05。 EJTM >Rpor  
 最大层厚度如下： !Md6Lh%-w  
H@G$K@L  
4.计算折射率调制 k)*apc\W  
M(K7xx+G  
从IFTA优化文档中显示优化的传输 em3
+V  
JG'%HJ"D  
 将传输相位转变为实部，通过函数Manipulation→Field Quantity Operations→Move→Phase to Real。 7`t"fS  
eT3!"+p-F  
WA43}CyAe  
 生成正向函数，通过Manipulation→Amplitude/Real Part Manipulation→Lift Positive函数。 abUO3 Y{  
IAwS39B  
ud5}jyJ  
 乘以最大调制折射率（0.05），通过Manipulation→Operation with Constant→Multiply Constant函数。 `G\Gk|4;2  
saiXFM7J  
MJ?t{=  
 将数据转换成数据阵列：Manipulation→Create Numerical Data Array（参见下一张）。 YCltS!k  
4xbWDu]  
n:/!{.  
 d9k`  
 数据阵列可用于存储折射率调制。 X5/fy"g&  
 选择在下一个对话框中将实部转化为一个数据阵列图。
xcWR#z{z  
 插值应该设置为Nearest Neighbor来得到一个像素化折射率调制。 S
N ?Z7  
axvZA:l  
5.X/Y采样介质 Y`]P&y  
c( U,FUS  
 GRIN扩散器层将由双界面元件模拟。 `b8nz7  
 这个元件可以在平面层和任意折射率调制之间进行模拟。 Y0|){&PCt  
 元件厚度对应于层厚度12.656μm。 WXmfh  
 折射率调制由采样x/y调制介质模拟。 Vlz\n  
.G\](%  
a'jUM+D;  
nfHjIYid  
 基材丙烯酸的离散数据应该从miscellaneous材料目录中加载。 t*H2
;|zn_  
 折射率调制的数据阵列必须设置到介质中。 g_c@Kyf  
 应该选择像素化折射率调制。 erUK;+2g  
YAT@xZs-  
b_F1?:#  
 优化的GRIN介质是周期性结构。 只优化和指定一个单周期。 I1':&l^O  
 介质必须切换到周期模式。周期是1.20764μm×1.20764μm。 P:.jb!ZU  
bHRn}K+<}c  
6.通过GRIN介质传播 9MZ)-  
i'H]N8,A  
PbZ%[F  
%\48hSe  
 通过折射率调制层传播的传播模型： [T =>QS@g  
- 薄元近似 <dP\vLH_  
- 分步光束传播方法。 81y<Uz 6  
 对于这个案例，薄元近似足够准确。 uXFI7vV6P  
 在传播面板上选择传播方法，并且编辑传播设置。 _`;KmD&5  
 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）。 ,NZllnW  
;y\/7E  
7.模拟结果 ~%=%5}  
KMy"DVqE  
_";w*lg}  
8.结论 & tT6.@kH  
_ncBq;j{  
 VirtualLab Fusion支持设计GRIN衍射光学元件和全息图。 .t
G3g:  
 优化的GRIN元件可以生成任意的二维强度分布。 i*:QbMb  
 可以模拟通过x/y平面上任意调制的介质中的光传播。