[技术]设计和分析GRIN扩散器（完整） [复制链接]

1.模拟任务 em f0sL  
rhlW  
 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。 53g8T+`\(  
 设计包括两个步骤： )pkhir06t  
- 设计相位函数来生成一个角谱Top Hat分布。 )->-~E}p9  
- 基于相位调制来计算对应的折射率调制。 SSl8  
 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。 @9n #vs  
i{Y=!r5r  
:DS2zA  
照明光束参数 Q `J,dzY  
<Tj"GVZAEO  
T%M1[<"Q  
波长：632.8nm dSA [3V  
激光光束直径（1/e2）：700um M="WUe_  
1puEP*P  
理想输出场参数 tJ(c<:zD  
]# tGT0   
+G3nn!gl4  
直径：1° eONeWY9  
分辨率：≤0.03° ^.pE`l%1}  
效率：>70% /K2.V@T  
杂散光：<20% PCV58n3  
.{'Uvn  
UUdu;3E=5  
2.设计相位函数 r'mnkg2,  
>oM9~7f  
wiK@o$S-  
r| 6S  
 相位的设计请参考会话编辑器 7?n*t  
 Sc563_GRIN_Diffuser_1.seditor和优化文档Sc563_GRIN_Diffuser_2.dp。 Z~-T0Ab-  
 设计没有离散相位级的phase-only传输。 nzQYn   
r{Qs9  
3.计算GRIN扩散器 W<cW;mO  
 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。 )7Hon  
 最大折射率调制为△n=+0.05。 [0**&.obz  
 最大层厚度如下： :FKYYH\  
1pYmtr  
4.计算折射率调制 o2 T/IJP  
B BApL{  
从IFTA优化文档中显示优化的传输 $v?
!
6:  

R:pBbA7E  
 将传输相位转变为实部，通过函数Manipulation→Field Quantity Operations→Move→Phase to Real。 6N)< o ;U  
%>I?'y^  
$BR=IYby  
 生成正向函数，通过Manipulation→Amplitude/Real Part Manipulation→Lift Positive函数。 _.Z&<.lJ  
kMJQeo79  
}Uq
a8&  
 乘以最大调制折射率（0.05），通过Manipulation→Operation with Constant→Multiply Constant函数。 OI]K_ m3  
Pi"tQyw39$  
M'>D[5;N~  
 将数据转换成数据阵列：Manipulation→Create Numerical Data Array（参见下一张）。 *`S)@'@:(  
x|,aV=$o  
gN!E*@7  
5m%baf2_  
 数据阵列可用于存储折射率调制。 dEAAm=K,<  
 选择在下一个对话框中将实部转化为一个数据阵列图。 J^F(]  
 插值应该设置为Nearest Neighbor来得到一个像素化折射率调制。 {'=Nb 5F  
Z+`{JE#  
5.X/Y采样介质 [#P`_hx  
 n_xa)  
 GRIN扩散器层将由双界面元件模拟。 Jegx[*O>b  
 这个元件可以在平面层和任意折射率调制之间进行模拟。 K,L>
  
 元件厚度对应于层厚度12.656μm。 6ljRV)  
 折射率调制由采样x/y调制介质模拟。 QU,TAO  
_/z)&0DO  
;f ;*Q>!  
KHc/x8^9  
 基材丙烯酸的离散数据应该从miscellaneous材料目录中加载。 #BT6bH08X  
 折射率调制的数据阵列必须设置到介质中。 J?n)FgxS  
 应该选择像素化折射率调制。 \{+nXn  
5>4A}hSe  
. ;ea]_Z  
 优化的GRIN介质是周期性结构。 只优化和指定一个单周期。 z7.C\l  
 介质必须切换到周期模式。周期是1.20764μm×1.20764μm。 Q 2SSJ  
_'v }=:X  
6.通过GRIN介质传播 Y+"hu2aPkY  
asmW W8lz  
"6*Kgf2G  
%9-#`  
 通过折射率调制层传播的传播模型： Vf,~MG  
- 薄元近似 beHCEwh  
- 分步光束传播方法。 4f*Ua`E_  
 对于这个案例，薄元近似足够准确。 Y9co?!J 5M  
 在传播面板上选择传播方法，并且编辑传播设置。
RwE*0 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）。 \dxW44sM  
sKB-7  
7.模拟结果 +v[$lh+  
[;V1y`/K1  
< jocfTBk  
8.结论 m^oi4mV  
f'i8Mm4IL  
 VirtualLab Fusion支持设计GRIN衍射光学元件和全息图。 `6S=KRv
  
 优化的GRIN元件可以生成任意的二维强度分布。 sh))[V"8  
 可以模拟通过x/y平面上任意调制的介质中的光传播。