[技术]设计和分析GRIN扩散器（完整） [复制链接]

1.模拟任务 b@7 ItzD  
milU,!7J  
 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。 ]'"$qm:  
 设计包括两个步骤： \t}!Dr+yN  
- 设计相位函数来生成一个角谱Top Hat分布。 /as1  
- 基于相位调制来计算对应的折射率调制。
H)
5]K9D  
 设计相位函数是基于案例DO.002。在开始设计一个梯度折射率扩散器之前，我们迫切地推荐您先阅读这个案例。 g;-CAd5  
L"IdD5`7T  
>Zr`9$i  
照明光束参数 hE>Mo$Q(  
n04Zji(F@  
+Ta7b)  
波长：632.8nm 5@i/4%S  
激光光束直径（1/e2）：700um E0GpoG5C  
>]Y`-*vw&  
理想输出场参数 LNe-]3wB  
!fZxK CsQ  
!.9NJ2'8  
直径：1° Ra.<D.  
分辨率：≤0.03° >I+O@  
效率：>70% m#Rll[  
杂散光：<20% 7Ij'!@no
  
`a] /e  
fk=_ Y  
2.设计相位函数 lrK5q  
d<xBI,g
  
/KH3v!G0  
kFeuKSa^d  
 相位的设计请参考会话编辑器 JPmW0wM  
 Sc563_GRIN_Diffuser_1.seditor和优化文档Sc563_GRIN_Diffuser_2.dp。 HuG|BjP  
 设计没有离散相位级的phase-only传输。 )wmXicURC  
Bisht%]^  
3.计算GRIN扩散器 kZfO`BVL  
 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。 |NL$? %I  
 最大折射率调制为△n=+0.05。 ;l"z4>k
t7  
 最大层厚度如下： ._#|h5  
Wo\NX05-?  
4.计算折射率调制 }]kzj0m  
)0YMi!&j`  
从IFTA优化文档中显示优化的传输 N_h)L`  
yo3'\I  
 将传输相位转变为实部，通过函数Manipulation→Field Quantity Operations→Move→Phase to Real。 S&FMFXF@  
d.sxB}_O  
Sky!ZN'I  
 生成正向函数，通过Manipulation→Amplitude/Real Part Manipulation→Lift Positive函数。 >tYptRP  
[Cvo^cC  
5)nm6sf  
 乘以最大调制折射率（0.05），通过Manipulation→Operation with Constant→Multiply Constant函数。 (eF
HMRMv~  
D>PB|rS@  
c[f  
 将数据转换成数据阵列：Manipulation→Create Numerical Data Array（参见下一张）。 %\2 ll=p1  
}"E?#&^  
Ub%5# <k|-  
eE+zL~CE  
 数据阵列可用于存储折射率调制。 )lE]DG!  
 选择在下一个对话框中将实部转化为一个数据阵列图。 PohG y  
 插值应该设置为Nearest Neighbor来得到一个像素化折射率调制。 7jvf:#\LtL  
,aU_bve  
5.X/Y采样介质 [g`
P(?  
N[~RWg  
 GRIN扩散器层将由双界面元件模拟。 qn5e[Vn  
 这个元件可以在平面层和任意折射率调制之间进行模拟。 M|w;7P}  
 元件厚度对应于层厚度12.656μm。 E.R,'Y;x  
 折射率调制由采样x/y调制介质模拟。 Mpzt9*7R  
_8v8qT}O~4  
%4*-BCP  
N7v7b<6  
 基材丙烯酸的离散数据应该从miscellaneous材料目录中加载。 pWa'Fd  
 折射率调制的数据阵列必须设置到介质中。 8M<q-sn4B  
 应该选择像素化折射率调制。 G~5EAeG  
#N.W8mq  
JR] /\(  
 优化的GRIN介质是周期性结构。 只优化和指定一个单周期。 1qp<Fz[  
 介质必须切换到周期模式。周期是1.20764μm×1.20764μm。 5|z>_f.^pS  
d}2tqPya  
6.通过GRIN介质传播 z~\a]MB  
 >\6T
m  
~)xg7\k  
[#hpWNez(>  
 通过折射率调制层传播的传播模型： +m8CN(c  
- 薄元近似 f3El9[  
- 分步光束传播方法。 WT;4J<O/  
 对于这个案例，薄元近似足够准确。 _IYd^c  
 在传播面板上选择传播方法，并且编辑传播设置。 )WuU?Tn&  
 场采样必须设置为手动模式并且采样距离为4.5μm（半像素尺寸）。 awxz
P*6  
HI&N&a9C  
7.模拟结果 &\),V1"  
5#|D1A  
Hz~?"ts@;  
8.结论 q$RJ3{Sf  
69/aP=  
 VirtualLab Fusion支持设计GRIN衍射光学元件和全息图。 J< Ljg<t+  
 优化的GRIN元件可以生成任意的二维强度分布。 r:;nv D  
 可以模拟通过x/y平面上任意调制的介质中的光传播。