[技术]设计和分析GRIN扩散器（完整） [复制链接]

1.模拟任务 mKZ^FgG  
w@$_2t  
 本教程将介绍设计和分析生成Top Hat图案的折射率调制扩散器图层。 I`
KBj6n  
 设计包括两个步骤： wrEYbb  
- 设计相位函数来生成一个角谱Top Hat分布。 |>Wi5h{6X  
- 基于相位调制来计算对应的折射率调制。 lFc4| _c g  
 设计相位函数是基于案例DO.002。在开始设计一个梯度折射率扩散器之前，我们迫切地推荐您先阅读这个案例。 IfF&QBi  
v>'mW  
*rmwTD"  
照明光束参数 F94Qb}  
I%# e\  
eSA%:Is.  
波长：632.8nm <^YZ#3~1T  
激光光束直径（1/e2）：700um  |7wiwdD"  
od`:w[2\  
理想输出场参数 h@D</2>  
2@+MT z  
I3D#wXW  
直径：1° m9li%p  
分辨率：≤0.03° ("rIz8b  
效率：>70% Fwfe5`9'  
杂散光：<20% jY8u1z  
0ZpWfL  
ko<VB#pOMr  
2.设计相位函数 ^`Qh*:T$  
@V5'+^O  
V[BlT|t  
}hX"A!0  
 相位的设计请参考会话编辑器 8- ]7>2?_  
 Sc563_GRIN_Diffuser_1.seditor和优化文档Sc563_GRIN_Diffuser_2.dp。 :O{oVR  
 设计没有离散相位级的phase-only传输。 j,CMcP7A -  
\`:
LPe  
3.计算GRIN扩散器 m8ydX6~max  
 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。 `<kV)d%xEF  
 最大折射率调制为△n=+0.05。 K#],4OG  
 最大层厚度如下： uH?lj&  
DU: sQS4  
4.计算折射率调制 Zjh9jvsW  
| QI-gw  
从IFTA优化文档中显示优化的传输 !B\[Q$  
)#n>))   
 将传输相位转变为实部，通过函数Manipulation→Field Quantity Operations→Move→Phase to Real。 %D:5 S?{  
R WU,v{I9  
_ Oe|ZQ  
 生成正向函数，通过Manipulation→Amplitude/Real Part Manipulation→Lift Positive函数。 -!p-nk@9|  
)gAFz+  
rO`nS<G  
 乘以最大调制折射率（0.05），通过Manipulation→Operation with Constant→Multiply Constant函数。 7OOod1  
C'$}!p70  

y:zo/#34  
 将数据转换成数据阵列：Manipulation→Create Numerical Data Array（参见下一张）。 |u
E_aFQs  
xuDn:  
sP NAG  
TAu*lL(F  
 数据阵列可用于存储折射率调制。 .DkDMg1US  
 选择在下一个对话框中将实部转化为一个数据阵列图。 4c_F>Jw[  
 插值应该设置为Nearest Neighbor来得到一个像素化折射率调制。 @tLoU%  
8Bnw//_pT  
5.X/Y采样介质 V6ioQx=K#  
WPM<Qv L  
 GRIN扩散器层将由双界面元件模拟。 fJ3qL#'  
 这个元件可以在平面层和任意折射率调制之间进行模拟。 uPpRzp  
 元件厚度对应于层厚度12.656μm。 y'k4>,`9e  
 折射率调制由采样x/y调制介质模拟。 I({ 7a i  
[+st?;"GF  
|k4ZTr]?  
zA/W+j$:  
 基材丙烯酸的离散数据应该从miscellaneous材料目录中加载。 Q nqU!6k@  
 折射率调制的数据阵列必须设置到介质中。 #dGg !D  
 应该选择像素化折射率调制。 r4xq%hy  
AOaf,ZF 8  
nA]dQ+5sT  
 优化的GRIN介质是周期性结构。 只优化和指定一个单周期。 Ye}y
_W  
 介质必须切换到周期模式。周期是1.20764μm×1.20764μm。 =;3|?J0=  
B|O/h!H.  
6.通过GRIN介质传播 XjwTjgL<  
IfZaK([  
~QsQ7SAs  
'Sc3~lm(dH  
 通过折射率调制层传播的传播模型： {fMrx1  
- 薄元近似 ma }Y\(38  
- 分步光束传播方法。 `q exEk@S  
 对于这个案例，薄元近似足够准确。 lm&C!{K  
 在传播面板上选择传播方法，并且编辑传播设置。 A_%}kt (6  
 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）。 uBks#Y*3$  
3RRZVc* ^  
7.模拟结果 g-%uw[pf  
7q|(ZZa  
?#kI9n<O  
8.结论 m[{*an\  
P N_QK Z  
 VirtualLab Fusion支持设计GRIN衍射光学元件和全息图。 kkrQ;i)
Z  
 优化的GRIN元件可以生成任意的二维强度分布。 )M]4p6Y  
 可以模拟通过x/y平面上任意调制的介质中的光传播。