[技术]设计和分析GRIN扩散器（完整） [复制链接]

1.模拟任务 uo 4xnzc  
e?vj+ZlS$f  
 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。 $NCm;0\B|  
 设计包括两个步骤： #7C6
yXb%  
- 设计相位函数来生成一个角谱Top Hat分布。 ^f0(aYWx  
- 基于相位调制来计算对应的折射率调制。 .D3`'K3t{[  
 设计相位函数是基于案例DO.002。在开始设计一个梯度折射率扩散器之前，我们迫切地推荐您先阅读这个案例。 Oo/8Y E
@  
O9;dd yx  
_Y7:!-n}  
照明光束参数 S~|tfJpL  
vrO
%XvXW  
w06gY  
波长：632.8nm y^YVo^3  
激光光束直径（1/e2）：700um Fva]*5  
HqRCjD  
理想输出场参数 [k~C+FI  
XC}1_VWs  
Xr2 Wa  
直径：1° `OLB';D  
分辨率：≤0.03° wNR=?Z~  
效率：>70% /=-h:0{M  
杂散光：<20% :P"9;$FY  
6,zDBax  
ZZwBOGVU  
2.设计相位函数 mVHFT~x7}  
i2U/RXu  
\aB&{`iG  
ja:\W\xhJ  
 相位的设计请参考会话编辑器 )Kr(Y.w  
 Sc563_GRIN_Diffuser_1.seditor和优化文档Sc563_GRIN_Diffuser_2.dp。 g!\QIv1D  
 设计没有离散相位级的phase-only传输。 3m~U(yho  
P8u"T!G  
3.计算GRIN扩散器 ]Qc: Zy3  
 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。 rSbQ}O4V  
 最大折射率调制为△n=+0.05。 6iyt2qkh  
 最大层厚度如下： @NBXyC8,Z  
&#%D.@L  
4.计算折射率调制 :
g/{(#E@Z  
+
f6}p  
从IFTA优化文档中显示优化的传输 vo.EM1x  
nT)~w s  
 将传输相位转变为实部，通过函数Manipulation→Field Quantity Operations→Move→Phase to Real。 6eOxF8  
7%X+O8  
?SB5b,  
 生成正向函数，通过Manipulation→Amplitude/Real Part Manipulation→Lift Positive函数。 R,XD6'Q  
oX2r?.j#M  
mxZ4 HD{
 
 乘以最大调制折射率（0.05），通过Manipulation→Operation with Constant→Multiply Constant函数。 k:W=5{[  
]KzJ u`O%G  
jw/wcP  
 将数据转换成数据阵列：Manipulation→Create Numerical Data Array（参见下一张）。 nWd:>Ur  
xvHOY:  
;,R[]B01u  
~y`Pwj  
 数据阵列可用于存储折射率调制。 :0{AP_tvcC  
 选择在下一个对话框中将实部转化为一个数据阵列图。 8 `y
B  
 插值应该设置为Nearest Neighbor来得到一个像素化折射率调制。 0VG^GKmx  
(1OW6xtfG  
5.X/Y采样介质 ;%M2x5  
yFIl^Ck%  
 GRIN扩散器层将由双界面元件模拟。 N" 8*FiZ|  
 这个元件可以在平面层和任意折射率调制之间进行模拟。 9$8X>T^  
 元件厚度对应于层厚度12.656μm。 e3G7K8  
 折射率调制由采样x/y调制介质模拟。 V#+126  
3{I=.mUUm  
Z+OAs0}mV  
8a_ UxB  
 基材丙烯酸的离散数据应该从miscellaneous材料目录中加载。 ~>lOl/n5  
 折射率调制的数据阵列必须设置到介质中。 f;&` 9s| 1  
 应该选择像素化折射率调制。 }3LBbG0Bw  
-Cg`x=G;z  
LNWqgIq  
 优化的GRIN介质是周期性结构。 只优化和指定一个单周期。 &9S8al 8"  
 介质必须切换到周期模式。周期是1.20764μm×1.20764μm。
xq8}6Q  
p|xs|O6{  
6.通过GRIN介质传播 {(8U8f<'=y  
A&xab  
`8
.1&fBr  
v/QEu^C  
 通过折射率调制层传播的传播模型： vQ?MM&6  
- 薄元近似 Cij$GYkv  
- 分步光束传播方法。 Zb12:?  
 对于这个案例，薄元近似足够准确。 };4pZceV  
 在传播面板上选择传播方法，并且编辑传播设置。 GG@iKLV  
 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）。 }(8D!XgWa  

T2;v<(  
7.模拟结果 WK/b=p|#o  
cg>!<T*  
FF5tPHB  
8.结论 UwvGr h  
<L[T'ZE+  
 VirtualLab Fusion支持设计GRIN衍射光学元件和全息图。 ]Om'naD  
 优化的GRIN元件可以生成任意的二维强度分布。 GLbc/qs  
 可以模拟通过x/y平面上任意调制的介质中的光传播。