[技术]设计和分析GRIN扩散器（完整） [复制链接]

1.模拟任务 Ysv" 6b}  
/j.9$H'y  
 本教程将介绍设计和分析生成Top Hat图案的折射率调制扩散器图层。 jse&DQ  
 设计包括两个步骤： eJ-nKkg~a  
- 设计相位函数来生成一个角谱Top Hat分布。 ujpJ@OWj  
- 基于相位调制来计算对应的折射率调制。 I; rGD^  
 设计相位函数是基于案例DO.002。在开始设计一个梯度折射率扩散器之前，我们迫切地推荐您先阅读这个案例。 F:S}w  
TM%%O :3  
w``U=sfmV  
照明光束参数 ]D\D~!R  
Zj'9rXhrM1  
*s3/!K  
波长：632.8nm yJIscwF  
激光光束直径（1/e2）：700um #%O0[kd  
cw <l{A  
理想输出场参数 jmG~UnM  
sRb9`u=)  
o ^uA">GH  
直径：1° }
0y"F  
分辨率：≤0.03° do'GlU oMC  
效率：>70% FGzwhgy  
杂散光：<20% G 01ON0  
P]C<U aW'!  
pd$[8Rmj_  
2.设计相位函数 J#83 0r(-  
xyXa .  
x kD6Iw  
~a2}(]  
 相位的设计请参考会话编辑器 gs`q6f%(  
 Sc563_GRIN_Diffuser_1.seditor和优化文档Sc563_GRIN_Diffuser_2.dp。 .T`%tJ-Em  
 设计没有离散相位级的phase-only传输。 CAf6:^0  
-mh3DhJ,  
3.计算GRIN扩散器 :g/tZd$G5  
 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。 {_*yGK48n  
 最大折射率调制为△n=+0.05。 ~&uHbTq  
 最大层厚度如下： 1|:KQl2q  
Nz-&MS  
4.计算折射率调制 'Pbr v  

:k#HW6p  
从IFTA优化文档中显示优化的传输 2~[juWbz  
uQzXfOq  
 将传输相位转变为实部，通过函数Manipulation→Field Quantity Operations→Move→Phase to Real。 VIb
q:U  
[V`r^  
* v#o  
 生成正向函数，通过Manipulation→Amplitude/Real Part Manipulation→Lift Positive函数。 \OoWo  
y
f,z$CR  
cWm$;`Q#\  
 乘以最大调制折射率（0.05），通过Manipulation→Operation with Constant→Multiply Constant函数。 P$,Ke<  
vP,n(reM  
5bb(/YtFy  
 将数据转换成数据阵列：Manipulation→Create Numerical Data Array（参见下一张）。 ~$J2g  
`d(ThP;g  
?V=CB,^  
RM/ 0A|  
 数据阵列可用于存储折射率调制。 ?q
[T  
 选择在下一个对话框中将实部转化为一个数据阵列图。 W*Y/l~x}  
 插值应该设置为Nearest Neighbor来得到一个像素化折射率调制。 cz$2
R  
7j{?aza  
5.X/Y采样介质 w!XD/jN  
Y4YJJYvD  
 GRIN扩散器层将由双界面元件模拟。 }-`4DHgq  
 这个元件可以在平面层和任意折射率调制之间进行模拟。 {.]7!ISl5  
 元件厚度对应于层厚度12.656μm。 !n%j)`0M  
 折射率调制由采样x/y调制介质模拟。 &5R&k0i r  
K)P%;X  
rT>wg1:  
VtohL+  
 基材丙烯酸的离散数据应该从miscellaneous材料目录中加载。 Fj!U|l\_9  
 折射率调制的数据阵列必须设置到介质中。 *NQ/UXE  
 应该选择像素化折射率调制。 h yIV.W/  
8?C5L8)  
.S4u-  
 优化的GRIN介质是周期性结构。 只优化和指定一个单周期。 4&iCht =  
 介质必须切换到周期模式。周期是1.20764μm×1.20764μm。 }GIt!PG  
-n;}n:wL  
6.通过GRIN介质传播 4P
o_-4  
}K9H^H@r!  
d d;T-wa}  
*z2s$EZ  
 通过折射率调制层传播的传播模型： LH6vLuf  
- 薄元近似 P93@;{c(  
- 分步光束传播方法。 @o.I;}*
N  
 对于这个案例，薄元近似足够准确。 L:x-%m%w  
 在传播面板上选择传播方法，并且编辑传播设置。 3gf1ownC  
 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）。 zW nR6*\  
BJ0?kX@  
7.模拟结果 paMa+jhQQ  
WEpoBP CL  
M^I(OuRMeI  
8.结论 [00m/fT6  
D)Dr__x  
 VirtualLab Fusion支持设计GRIN衍射光学元件和全息图。 :hA#m[  
 优化的GRIN元件可以生成任意的二维强度分布。 =\d?'dII:  
 可以模拟通过x/y平面上任意调制的介质中的光传播。