[技术]设计和分析GRIN扩散器（完整） [复制链接]

1.模拟任务 k5S;G"iJ  
+NPL.b|  
 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。 F<* /J]  
 设计包括两个步骤： 3^o(\=-JX  
- 设计相位函数来生成一个角谱Top Hat分布。 RehmVkT  
- 基于相位调制来计算对应的折射率调制。 6$k#B ~~  
 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。 ebk>e*  
IK2da@V  
gpV4qDXV  
照明光束参数 \3 SY2g8+  
>H;i#!9,  
XQ]K,# i  
波长：632.8nm  ?.?)5 &4  
激光光束直径（1/e2）：700um $xbC^ k  
7=l~fKu  
理想输出场参数 p27Dcwov  
Hy.u6Jt*/  
}e[ E  
直径：1° 0WUBj:@g  
分辨率：≤0.03° _ .vG)  
效率：>70% ,"%C.9a  
杂散光：<20% ^{+ry<rS>  
pp"X0  

4era
5=  
2.设计相位函数 2}vibDq p  
KUI{Z I  
m!V,W*RNr  

+Iyyk02V  
 相位的设计请参考会话编辑器 TjW!-s?S  
 Sc563_GRIN_Diffuser_1.seditor和优化文档Sc563_GRIN_Diffuser_2.dp。 uwNJM  
 设计没有离散相位级的phase-only传输。 ]&*POri&  
Ds`e-X)O;\  
3.计算GRIN扩散器 -H-U8/WC  
 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。 )pWgt5:7~  
 最大折射率调制为△n=+0.05。 !7N:cx'Qy  
 最大层厚度如下： E'QAsU8pP  
FOTe,F.8  
4.计算折射率调制 R|st<P  
kuEXNi1l  
从IFTA优化文档中显示优化的传输 UUt"8]@[  
F\:
~^`  
 将传输相位转变为实部，通过函数Manipulation→Field Quantity Operations→Move→Phase to Real。 37U8<  
`0d0T~  
V*p[6{
U0  
 生成正向函数，通过Manipulation→Amplitude/Real Part Manipulation→Lift Positive函数。 y~9wxK  
)@g[aRFa  
b;i*}4h!  
 乘以最大调制折射率（0.05），通过Manipulation→Operation with Constant→Multiply Constant函数。 8em'7hR9  
o=m5AUe?J  
'n &p5%  
 将数据转换成数据阵列：Manipulation→Create Numerical Data Array（参见下一张）。 t>bzo6cj  
iQG!-.aX  
H,7='n7"  
X|of87  
 数据阵列可用于存储折射率调制。 9[eiN  
 选择在下一个对话框中将实部转化为一个数据阵列图。 S:xXD^n#H  
 插值应该设置为Nearest Neighbor来得到一个像素化折射率调制。 ,1-%C)  
14,)JZN  
5.X/Y采样介质 {]CZgqE{  
]iV]7g8:  
 GRIN扩散器层将由双界面元件模拟。 Hv/C40
uM-  
 这个元件可以在平面层和任意折射率调制之间进行模拟。 (XZ[-M7  
 元件厚度对应于层厚度12.656μm。 e{)giJY9  
 折射率调制由采样x/y调制介质模拟。 1c$pz:$vX  
V.~kG ,Ht  
\8{SQ%  
?JuJu1  
 基材丙烯酸的离散数据应该从miscellaneous材料目录中加载。 1$*8F  
 折射率调制的数据阵列必须设置到介质中。 +t7HlAXB#  
 应该选择像素化折射率调制。 579Q&|L.  
x\yM|WGL  
> X~\(|EM  
 优化的GRIN介质是周期性结构。 只优化和指定一个单周期。 _}{KS, f]0  
 介质必须切换到周期模式。周期是1.20764μm×1.20764μm。 ZU\$x<,  
WIWo4[(  
6.通过GRIN介质传播 ]3,'U(!+  
!r/i<~'Bx  
[@K'}\U^+  
Y>$5j}K  
 通过折射率调制层传播的传播模型： rZI63S  
- 薄元近似 %`Ce#b()'  
- 分步光束传播方法。 (B#FLoK  
 对于这个案例，薄元近似足够准确。 lxn/97rA  
 在传播面板上选择传播方法，并且编辑传播设置。 htB2?%S=T  
 场采样必须设置为手动模式并且采样距离为4.5μm（半像素尺寸）。 ]OpGD5jZ  
HNZ$CaJh  
7.模拟结果 E~y8X9HZ)  
XDK Me}  
ekx(i QA  
8.结论 <@J$hs9s  
g~<[;6&{  
 VirtualLab Fusion支持设计GRIN衍射光学元件和全息图。 w,1N ;R&  
 优化的GRIN元件可以生成任意的二维强度分布。 !.h{/37
]  
 可以模拟通过x/y平面上任意调制的介质中的光传播。