[技术]设计和分析GRIN扩散器（完整） [复制链接]

1.模拟任务 t{},Th  
6;Z`9PGp  
 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。 9teP4H}m  
 设计包括两个步骤： |X1axRO  
- 设计相位函数来生成一个角谱Top Hat分布。 >%`SXB&9  
- 基于相位调制来计算对应的折射率调制。 RYvdfj.ij  
 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。 ]}'bRq*]  
"#pxZ B=  
Jf=V<  
照明光束参数 `-U?{U}H  
V-(]L:[JQ  
\41/84BA  
波长：632.8nm R%n*wGi_6b  
激光光束直径（1/e2）：700um mgH~G
Kf^  

MXl_{8  
理想输出场参数 HP*{1Q@5  
:](#W@r  
}XUI1H]jk  
直径：1° aKW-(5<JW  
分辨率：≤0.03° a8)2I~j  
效率：>70% 'C7R* P  
杂散光：<20% -32P}58R  
w6>P[oW  
]Kjt@F";  
2.设计相位函数 p8j4Tc5tQ>  
u!~kmIa4  
dKEy6
C"@  
a,4GE'  
 相位的设计请参考会话编辑器 _nz_.w0H9  
 Sc563_GRIN_Diffuser_1.seditor和优化文档Sc563_GRIN_Diffuser_2.dp。 v9@_DlV\  
 设计没有离散相位级的phase-only传输。  I*f@^(  
`Mg3P_}=  
3.计算GRIN扩散器 0@{bpc rc  
 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。 CIo`;jt
K  
 最大折射率调制为△n=+0.05。 LrO[l0#'Q  
 最大层厚度如下： 6v scu2  
v]@ XyF\j8  
4.计算折射率调制 : i.5 <f  
"h1ek*(?<  
从IFTA优化文档中显示优化的传输 g2?W@/pa  
$D65&R  
 将传输相位转变为实部，通过函数Manipulation→Field Quantity Operations→Move→Phase to Real。 ]Q.S Is  
xv147"w'v  
]b;a~Y0  
 生成正向函数，通过Manipulation→Amplitude/Real Part Manipulation→Lift Positive函数。 fO5L[U^`  
wpN [0^M-0  
jT0iJ?d,!  
 乘以最大调制折射率（0.05），通过Manipulation→Operation with Constant→Multiply Constant函数。 \rh+\9(  
Vr& GsT  
:8bq0iqsV  
 将数据转换成数据阵列：Manipulation→Create Numerical Data Array（参见下一张）。 f:P;_/cJc  
d^~yUk  
#sF#<nHZ  
ncUhCp?'  
 数据阵列可用于存储折射率调制。 `%Kj+^|DS  
 选择在下一个对话框中将实部转化为一个数据阵列图。 ZB$yEW]]~  
 插值应该设置为Nearest Neighbor来得到一个像素化折射率调制。 $SA @ "  
LdiNXyyzet  
5.X/Y采样介质 T,/<'cl"  
mV"F<G; H  
 GRIN扩散器层将由双界面元件模拟。 @
S~n^v,)  
 这个元件可以在平面层和任意折射率调制之间进行模拟。 ZBU<L+#  
 元件厚度对应于层厚度12.656μm。 Y@UW\d*'%I  
 折射率调制由采样x/y调制介质模拟。 Y/m-EL  
c"CR_  
gL| 9hvHr[  
B&KIM{j\  
 基材丙烯酸的离散数据应该从miscellaneous材料目录中加载。 )Mflt0fp  
 折射率调制的数据阵列必须设置到介质中。 d5 ]-{+V+  
 应该选择像素化折射率调制。 n]w%bKc-9  
32j#kJW  
AGwdM-$iT  
 优化的GRIN介质是周期性结构。 只优化和指定一个单周期。 ]{|l4e4P  
 介质必须切换到周期模式。周期是1.20764μm×1.20764μm。 aRn""3[  
P9`CW  
6.通过GRIN介质传播 `T%nGVl>\  
96!2@c{  
fK(:vwh  
.;bU["fn)  
 通过折射率调制层传播的传播模型： !p36OEx  
- 薄元近似 eln$,zK/b  
- 分步光束传播方法。 %F-yFN"  
 对于这个案例，薄元近似足够准确。 ?a,`{1m0\  
 在传播面板上选择传播方法，并且编辑传播设置。 J1M9),  
 场采样必须设置为手动模式并且采样距离为4.5μm（半像素尺寸）。 P()&?C  
\q!TI x  
7.模拟结果 3WGOftLzt  
VyIJ)F.c  
]5j>O^c<  
8.结论 8 f~M
6  
]$UTMuOQl  
 VirtualLab Fusion支持设计GRIN衍射光学元件和全息图。 j:48l[;ed  
 优化的GRIN元件可以生成任意的二维强度分布。 md9JvbB  
 可以模拟通过x/y平面上任意调制的介质中的光传播。