[技术]设计和分析GRIN扩散器（完整） [复制链接]

1.模拟任务 5DZ#9m/  
=qIp2c}Rx  
 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。 u=sp`%?  
 设计包括两个步骤： j$:~Rek  
- 设计相位函数来生成一个角谱Top Hat分布。 JbbzV>  
- 基于相位调制来计算对应的折射率调制。 $%Kfq[Q  
 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。 xo&_bMO  
e*C(q~PQ  
#!# l45p6  
照明光束参数 `wVyb>T  
'<<t]kK[N  
{P./==^0  
波长：632.8nm SfyQ$$Z  
激光光束直径（1/e2）：700um /6*42[r  
RqrdAkg  
理想输出场参数 am'7uy!ka~  
_{KG 4+5\X  
)akoa,#%6c  
直径：1° {tZ.v@  
分辨率：≤0.03° Fxz"DZY6  
效率：>70% "^-a M  
杂散光：<20% ZBthU")?  
"8MF_Gu):  
\8cx6 G'  
2.设计相位函数 AkV#J, 3LC  
vE
?G7%,  

D>q9 3;p  
4HlQ&2O%#  
 相位的设计请参考会话编辑器 3 0H?KAV  
 Sc563_GRIN_Diffuser_1.seditor和优化文档Sc563_GRIN_Diffuser_2.dp。 )t#W{Gzfmh  
 设计没有离散相位级的phase-only传输。 eauF~md,  
bd
-L`={j  
3.计算GRIN扩散器 cwg"c4V  
 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。 %u'ukcL7  
 最大折射率调制为△n=+0.05。 Q2gq}c~  
 最大层厚度如下： /4Gt{ygSr  
fZF@k5*\  
4.计算折射率调制 ez$(c  
%h@EP[\  
从IFTA优化文档中显示优化的传输 :o3N;*o>)0  
8ib:FF(= u  
 将传输相位转变为实部，通过函数Manipulation→Field Quantity Operations→Move→Phase to Real。 K0>zxqY  
MTn{d  
7.oM J  
 生成正向函数，通过Manipulation→Amplitude/Real Part Manipulation→Lift Positive函数。 k,*XG$2h  
=^?/+p8k  
?@86P|19  
 乘以最大调制折射率（0.05），通过Manipulation→Operation with Constant→Multiply Constant函数。 g7H(PF?  
ktIFI`@w)  

H:|uw  
 将数据转换成数据阵列：Manipulation→Create Numerical Data Array（参见下一张）。 ;V!D:5U  
`c$V$/IT  
2^7`mES  
@yYkti;4-  
 数据阵列可用于存储折射率调制。 !a\^Sk /  
 选择在下一个对话框中将实部转化为一个数据阵列图。 ?J0y|  
 插值应该设置为Nearest Neighbor来得到一个像素化折射率调制。 {l@{FUv  
CU0YIL  
5.X/Y采样介质 L4W5EO$  
Le^ n +5x  
 GRIN扩散器层将由双界面元件模拟。 1% `Rs
  
 这个元件可以在平面层和任意折射率调制之间进行模拟。 {JLtE{  
 元件厚度对应于层厚度12.656μm。 K&-"d/QuLg  
 折射率调制由采样x/y调制介质模拟。 At;LO9T3z  
:A;RH  
R;LP:,)  
%cn<ych G  
 基材丙烯酸的离散数据应该从miscellaneous材料目录中加载。 {qVZNXDn  
 折射率调制的数据阵列必须设置到介质中。 -~w'Xo#  
 应该选择像素化折射率调制。 KI.hy2?e  
<P<z N~i9j  
Q
J;2Z
N,  
 优化的GRIN介质是周期性结构。 只优化和指定一个单周期。 y~V(aih}D  
 介质必须切换到周期模式。周期是1.20764μm×1.20764μm。 [}m[)L\  
u3D)M%e  
6.通过GRIN介质传播 !4!~Lk=  
{!`6zBsP  
&p,]w~d,U  
L~3Pm%{@A  
 通过折射率调制层传播的传播模型： Fr-SvsNFB  
- 薄元近似 uY*L,j^)  
- 分步光束传播方法。 U<XG{<2  
 对于这个案例，薄元近似足够准确。 zt%Mx>V@  
 在传播面板上选择传播方法，并且编辑传播设置。 zbiLP83  
 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）。 zQ PQ  
1Y,Z %d  
7.模拟结果 ,esmV-  
!,PWb3S  
XWw804ir  
8.结论 n6v6K1  
W,u:gzmhw  
 VirtualLab Fusion支持设计GRIN衍射光学元件和全息图。 b.938#3,  
 优化的GRIN元件可以生成任意的二维强度分布。 k?}Zg*  
 可以模拟通过x/y平面上任意调制的介质中的光传播。