[技术]设计和分析GRIN扩散器（完整） [复制链接]

1.模拟任务 4h|sbB"t  
Z;-=xp
 
 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。 L>Y%$|4  
 设计包括两个步骤： 5Ta<$t  
- 设计相位函数来生成一个角谱Top Hat分布。 Jvgx+{Xu  
- 基于相位调制来计算对应的折射率调制。 DTH;d-Z  
 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。 .\".}4qQ  
j/ow8Jmc*  
y)CnH4{  
照明光束参数 NirG99kyo  
2mRm.e9?  
criOJ-  
波长：632.8nm W0R<^5_  
激光光束直径（1/e2）：700um D!^&*Ia?2  
Rm>AU=  
理想输出场参数 33:{IV;k  
_H}8eU  
8{^zXJi]m  
直径：1° "**Tw'  
分辨率：≤0.03° 6F !B;D-Q  
效率：>70% o'+p,_y9Y@  
杂散光：<20% RoS&oGYqR  
Na=.LW-ma=  
/m"O.17N  
2.设计相位函数 6QO[!^lY  
N`,ppj  
J2W#vFe\  
BE>^;`K  
 相位的设计请参考会话编辑器 Qqm'Yom%T  
 Sc563_GRIN_Diffuser_1.seditor和优化文档Sc563_GRIN_Diffuser_2.dp。 bys5IOP{]o  
 设计没有离散相位级的phase-only传输。 }Vjg>"  
@
komb IK  
3.计算GRIN扩散器 (JenTL`%u  
 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。 @ LPs.e  
 最大折射率调制为△n=+0.05。 m~c6b{F3Z-  
 最大层厚度如下： "{>BP$Jz  
a=@]Ov/  
4.计算折射率调制  -]n\|U<  
>h)D~U(H  
从IFTA优化文档中显示优化的传输 uW;[FTcqy$  
%'+}-w  
 将传输相位转变为实部，通过函数Manipulation→Field Quantity Operations→Move→Phase to Real。 N(c`h  
:O)\+s-  
EC;R^)  
 生成正向函数，通过Manipulation→Amplitude/Real Part Manipulation→Lift Positive函数。 6Uh_&?\%  
{+Zj}3o  
<UsFBF  
 乘以最大调制折射率（0.05），通过Manipulation→Operation with Constant→Multiply Constant函数。 &"lSq2  
g&&-  
IX+!+XC"U  
 将数据转换成数据阵列：Manipulation→Create Numerical Data Array（参见下一张）。 c`,'[Q5(O  
)?y${T
 
t9l]ie{"o.  
<Fo~|Nh|  
 数据阵列可用于存储折射率调制。 '<=77yDg  
 选择在下一个对话框中将实部转化为一个数据阵列图。 -qyhg-k6  
 插值应该设置为Nearest Neighbor来得到一个像素化折射率调制。 BcXPgM!Xqz  
tEuVn5  
5.X/Y采样介质 >uLWfk+y1  
d#(ffPlq  
 GRIN扩散器层将由双界面元件模拟。 3R>"X c  
 这个元件可以在平面层和任意折射率调制之间进行模拟。 K]SsEsd  
 元件厚度对应于层厚度12.656μm。 v]h^0WU  
 折射率调制由采样x/y调制介质模拟。 "50c<sZSB  
2p %j@O
 
h[ cqa  
~v>3lEGn*  
 基材丙烯酸的离散数据应该从miscellaneous材料目录中加载。 D/)E[Fv+  
 折射率调制的数据阵列必须设置到介质中。 /Z|K9
a  
 应该选择像素化折射率调制。 + *)Kyk  
D]=V6l=  
1`Z:/]hl  
 优化的GRIN介质是周期性结构。 只优化和指定一个单周期。 do[w&`jw8  
 介质必须切换到周期模式。周期是1.20764μm×1.20764μm。 7TW&=(  
W\EvMV"  
6.通过GRIN介质传播 ]WYddiF  
:8t;_f  
O>y*u8  
%w#z  
 通过折射率调制层传播的传播模型： kxCN0e#_  
- 薄元近似 +v+Dkyf:V  
- 分步光束传播方法。 Ak kth*p  
 对于这个案例，薄元近似足够准确。 {%Rntb  
 在传播面板上选择传播方法，并且编辑传播设置。 gySl.cxt  
 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@:&0id4I  
laRn![[  
7.模拟结果 V}h <,E9  
O03N$Jq A  
L[voouaqm  
8.结论 =d BK,/  
:sX4hZK=G  
 VirtualLab Fusion支持设计GRIN衍射光学元件和全息图。 rL,kDSLs  
 优化的GRIN元件可以生成任意的二维强度分布。 NT=)</v  
 可以模拟通过x/y平面上任意调制的介质中的光传播。