[技术]设计和分析GRIN扩散器（完整） [复制链接]

1.模拟任务 ~.%HZzR6&  
/!?LBtqy  
 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。 MY@&^71i4  
 设计包括两个步骤： zd=O;T;.  
- 设计相位函数来生成一个角谱Top Hat分布。 _rwJ:r  
- 基于相位调制来计算对应的折射率调制。 RTm/-6[N  
 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。  L\PmT  
c[,h|~K/_?  
2aM7zP[Z  
照明光束参数 R2Fjv@Egk  
l&qnqmW<  
FzJ7 OE|  
波长：632.8nm ;ItH2Lw<&  
激光光束直径（1/e2）：700um CP~ZIIip"  
LTTMa-]Yy  
理想输出场参数 ;KlYiu  
aaR& -M@  
h)HEexyRg  
直径：1° -[=eVS.2%  
分辨率：≤0.03° 5.9<g>C  
效率：>70% Mqr_w!8d  
杂散光：<20% u S1O-Q>  
 }~/b%^  
}uZs)UQ|$  
2.设计相位函数 RSp wU;o6z  
"B_3<RSL  
[k6I#v<&  
nF,F#V8l  
 相位的设计请参考会话编辑器 Tnp P'  
 Sc563_GRIN_Diffuser_1.seditor和优化文档Sc563_GRIN_Diffuser_2.dp。 Qn!mS[l  
 设计没有离散相位级的phase-only传输。 lT|Gkm<G  
N*o{BboK;  
3.计算GRIN扩散器 3f[Yk#"  
 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。 )XN_|zCk  
 最大折射率调制为△n=+0.05。 !ZYPz}&N_  
 最大层厚度如下： =&bI-  
S(zp_  
4.计算折射率调制 }5;4'l8  
6:ettdj  
从IFTA优化文档中显示优化的传输 /4&gA5BS]  
-]Z7^
  
 将传输相位转变为实部，通过函数Manipulation→Field Quantity Operations→Move→Phase to Real。 R~\R>\  
[7Lr"  
QqA=QTZ}  
 生成正向函数，通过Manipulation→Amplitude/Real Part Manipulation→Lift Positive函数。 e&}W#  
hmu>s'  
.^Sglo  
 乘以最大调制折射率（0.05），通过Manipulation→Operation with Constant→Multiply Constant函数。 ubcB<=xb  
n)e2?  
@+gr/Pul
^  
 将数据转换成数据阵列：Manipulation→Create Numerical Data Array（参见下一张）。 v675C#l(  
.XJ'2yKof  
6 c
_#"4  
UMoj9/-  
 数据阵列可用于存储折射率调制。 Q(bOar5  
 选择在下一个对话框中将实部转化为一个数据阵列图。 Q^(CqQo!<  
 插值应该设置为Nearest Neighbor来得到一个像素化折射率调制。 8xPt1Sotq[  
]r Uj<[O  
5.X/Y采样介质 0k]Ap
W  
t'n@yX_  
 GRIN扩散器层将由双界面元件模拟。 vK',!1]y  
 这个元件可以在平面层和任意折射率调制之间进行模拟。 5\+*ml  
 元件厚度对应于层厚度12.656μm。 Xs0)4U  
 折射率调制由采样x/y调制介质模拟。 x4MmBVqp  
}[AaI #  
XF!L.'zH  
|oY{TQ<<d  
 基材丙烯酸的离散数据应该从miscellaneous材料目录中加载。 lsz3'!%Y)  
 折射率调制的数据阵列必须设置到介质中。 UA>=# $  
 应该选择像素化折射率调制。 -?Cr&!*B  
m2PUU/8B/  
>y3FU1w5d  
 优化的GRIN介质是周期性结构。 只优化和指定一个单周期。 ${f<}  
 介质必须切换到周期模式。周期是1.20764μm×1.20764μm。 fAsb:P  
S!(3-{nC  
6.通过GRIN介质传播 TSB2]uH  
&jE\D^>ko  
F.[%0b E  
Tagf7tw4  
 通过折射率调制层传播的传播模型： _@DOH2lXJ  
- 薄元近似 scg&"s  
- 分步光束传播方法。 6TP /0o)  
 对于这个案例，薄元近似足够准确。 -D`1z?zHra  
 在传播面板上选择传播方法，并且编辑传播设置。 L@N%S Sf
 
 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）。 &6eo;8 `U  
EF0v!XW  
7.模拟结果 Pb5yz-?  
FZ"n6hWA  
}y(t')=9  
8.结论 w!F>fcm  
AO-5>r  
 VirtualLab Fusion支持设计GRIN衍射光学元件和全息图。 ;UQGi}?CD  
 优化的GRIN元件可以生成任意的二维强度分布。 ? i{?Q,  
 可以模拟通过x/y平面上任意调制的介质中的光传播。