[技术]设计和分析GRIN扩散器（完整） [复制链接]

1.模拟任务 /; ;_l2t  
29DYL  
 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。 xc.(-g[  
 设计包括两个步骤： jm1f,=R  
- 设计相位函数来生成一个角谱Top Hat分布。 (0jT#&#  
- 基于相位调制来计算对应的折射率调制。 "oZ-W?IKE  
 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。 `mTpL^f  
Q}GsCmt=)O  
R[Q`2ggG  
照明光束参数 -1Acprr  
RG [*:ReB9  
)UA$."~O  
波长：632.8nm Ek|#P{!  
激光光束直径（1/e2）：700um LAG*H  
o2e aSG  
理想输出场参数 ?-CZJr  
b/IT8Cm3  
^&oa\7<'  
直径：1° Mg?^5`*  
分辨率：≤0.03° \M~M  
效率：>70% H!Gsu$C  
杂散光：<20% m\>531&  
tu}AJ  
]-d:wEj  
2.设计相位函数 CL{R.OA  
GxWA=Xp^~G  
8Fy$'Zx'  
aIV(&7KT4  
 相位的设计请参考会话编辑器 r`5[6)+P  
 Sc563_GRIN_Diffuser_1.seditor和优化文档Sc563_GRIN_Diffuser_2.dp。 %Q:i6 ~  
 设计没有离散相位级的phase-only传输。 T|o[! @:,  
lhsd39NM  
3.计算GRIN扩散器 DC4,*a~  
 GRIN扩散器应该包含一个1mm厚度石英玻璃作为基板，和一个折射率调制的丙烯酸薄层。 HMyw:?  
 最大折射率调制为△n=+0.05。 [t@  
 最大层厚度如下： @vWf-\  
i$HA@S  
4.计算折射率调制 <k)@PAV  
J(+I`  
从IFTA优化文档中显示优化的传输 jE!<]   
@+LkGrDP  
 将传输相位转变为实部，通过函数Manipulation→Field Quantity Operations→Move→Phase to Real。 xQV5-VoFC  
9U1cH qV  
d#yb($HAJ  
 生成正向函数，通过Manipulation→Amplitude/Real Part Manipulation→Lift Positive函数。 ]m}<0-0  
C2RR(n=N^  
Q+(}nz4  
 乘以最大调制折射率（0.05），通过Manipulation→Operation with Constant→Multiply Constant函数。 jQjtO"\JG  
^E_`M:~  
?3bUE\p  
 将数据转换成数据阵列：Manipulation→Create Numerical Data Array（参见下一张）。 P?%kV  
u
/?s_OR  
C'x?riJ/  
7kmU/(8  
 数据阵列可用于存储折射率调制。 k2Yh?OH  
 选择在下一个对话框中将实部转化为一个数据阵列图。 n_5m+ 1N  
 插值应该设置为Nearest Neighbor来得到一个像素化折射率调制。 w'[lIEP 2$  
TCAtb('D  
5.X/Y采样介质 T1TKwU8l  
siveqz6
h  
 GRIN扩散器层将由双界面元件模拟。 v;.7-9c*  
 这个元件可以在平面层和任意折射率调制之间进行模拟。 s)Bl1\Q  
 元件厚度对应于层厚度12.656μm。 jt|e?1:vF  
 折射率调制由采样x/y调制介质模拟。 EVc Ees  
bqEQP3t^  
C.I.f9s?R  
c>+l3&`  
 基材丙烯酸的离散数据应该从miscellaneous材料目录中加载。 uM"G)$I\  
 折射率调制的数据阵列必须设置到介质中。  y/t{*a  
 应该选择像素化折射率调制。 *,g|I8?%VD  
R$
(FrbC  
"N'tmzifh  
 优化的GRIN介质是周期性结构。 只优化和指定一个单周期。 _@I<H\^  
 介质必须切换到周期模式。周期是1.20764μm×1.20764μm。 ,$irJz F  
4QbDDvRQ^  
6.通过GRIN介质传播 *nUD6(@g  
Vae}:8'}  
l);M(<  
;Awt:jF  
 通过折射率调制层传播的传播模型： : vN'eL|#  
- 薄元近似 p!5oz2RK  
- 分步光束传播方法。 h3rdqx1  
 对于这个案例，薄元近似足够准确。 ^_FB .y%  
 在传播面板上选择传播方法，并且编辑传播设置。 5S4kn.3  
 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）。 PCzC8~t  
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9:)q  
7.模拟结果 dh r)ra]  
B"rV-,n{  
G gmv(!  
8.结论 k}T#-Gb
 
0k"n;:KM8  
 VirtualLab Fusion支持设计GRIN衍射光学元件和全息图。 &2-d
ZK  
 优化的GRIN元件可以生成任意的二维强度分布。 7x8/Vz@\  
 可以模拟通过x/y平面上任意调制的介质中的光传播。