[技术]设计和分析GRIN扩散器（完整） [复制链接]

1.模拟任务 OO dSKf8  
"xmP6=1  
 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。
}?F`t[+  
 设计包括两个步骤： 1"7Sy3  
- 设计相位函数来生成一个角谱Top Hat分布。 g]c[O*NTL  
- 基于相位调制来计算对应的折射率调制。 le+R16Z
 
 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。 5!YA o\S  
n<sd!xmqFx  
{rfF'@[  
照明光束参数 3f" %G\  
n79QJl/  
znJhP}(  
波长：632.8nm n\Fp[9+Z\  
激光光束直径（1/e2）：700um Jj~EiA  
tWTKgbj(  
理想输出场参数 EN{]Qb06A  

8dD2  
8.'#?]a  
直径：1° Jd\apBIf  
分辨率：≤0.03° LE5.b]tv2  
效率：>70% WwH+E]^e+  
杂散光：<20%
taGU  
>3 yk#U|7}  
Spo?i.#  
2.设计相位函数 Zwcy4>8  
] Z8Vj7~  
H>9CW<
8  
`l2O?U-@  
 相位的设计请参考会话编辑器 t}IkK=f  
 Sc563_GRIN_Diffuser_1.seditor和优化文档Sc563_GRIN_Diffuser_2.dp。 I;5R2" 3  
 设计没有离散相位级的phase-only传输。 ~\x:<)  
} VJfJ/  
3.计算GRIN扩散器 .=m,hu~  
 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。 /bj <Ft\  
 最大折射率调制为△n=+0.05。 Go,N>HN  
 最大层厚度如下： H&r,FmI@  
3lV^B[$  
4.计算折射率调制 f\'{3I29  
iz
h<I0  
从IFTA优化文档中显示优化的传输 @(P=Eh  
8WE{5#oi  
 将传输相位转变为实部，通过函数Manipulation→Field Quantity Operations→Move→Phase to Real。 %Qg+R26U  
+&zYZA8v  
LjL[V'JL  
 生成正向函数，通过Manipulation→Amplitude/Real Part Manipulation→Lift Positive函数。 nJPyM/p  
1qV@qz  
H|cNH=  
 乘以最大调制折射率（0.05），通过Manipulation→Operation with Constant→Multiply Constant函数。 >!_Xgw  
R52I= a5,*  
$$:ZX  
 将数据转换成数据阵列：Manipulation→Create Numerical Data Array（参见下一张）。 r{L4]|(utY  
G-9iowS/A  
omWJJ
|b~  
VMoSLFp^R  
 数据阵列可用于存储折射率调制。 \!]Ua.e<  
 选择在下一个对话框中将实部转化为一个数据阵列图。 s1|/S\
  
 插值应该设置为Nearest Neighbor来得到一个像素化折射率调制。 pJN${  
,=?{("+  
5.X/Y采样介质 _gKe%J&  
OL_{_K(w  
 GRIN扩散器层将由双界面元件模拟。 olLfko4$*V  
 这个元件可以在平面层和任意折射率调制之间进行模拟。 XZw6Xtn  
 元件厚度对应于层厚度12.656μm。 Y>jiXl?&  
 折射率调制由采样x/y调制介质模拟。 p ?wI9GY  
Z|RY2P>E  
O;7)Hjwt  
s=?g\oR  
 基材丙烯酸的离散数据应该从miscellaneous材料目录中加载。 ]*7Y~dO  
 折射率调制的数据阵列必须设置到介质中。 ?\8?%Qk  
 应该选择像素化折射率调制。 N'xSG`,Mg  
1-RIN}CSd  
EyY.KxCB  
 优化的GRIN介质是周期性结构。 只优化和指定一个单周期。 ]kG(G%r|M  
 介质必须切换到周期模式。周期是1.20764μm×1.20764μm。 zE;bBwy&  
E^U0f/5 m  
6.通过GRIN介质传播 ?5kHa_^  
!mXxAo  
|yo\R{&6  
+a^F\8H  
 通过折射率调制层传播的传播模型： m7T)m0  
- 薄元近似 p}[zt#v  
- 分步光束传播方法。 pRSOYTebP  
 对于这个案例，薄元近似足够准确。 !|c|o*t{  
 在传播面板上选择传播方法，并且编辑传播设置。 Ts~L:3oaQ  
 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）。 l }XU59  
ja=F7Usb  
7.模拟结果 Zw wqSyuGf  
!%dN
<%Ah  
.f+TZDUO  
8.结论 u{["50~  
q&:=<+2"  
 VirtualLab Fusion支持设计GRIN衍射光学元件和全息图。 ah~YeJp  
 优化的GRIN元件可以生成任意的二维强度分布。 v
FEQ7qI  
 可以模拟通过x/y平面上任意调制的介质中的光传播。