[技术]设计和分析GRIN扩散器（完整） [复制链接]

1.模拟任务 \:b3~%Fz  
YmL06<Mh  
 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。 ;Y00TGU  
 设计包括两个步骤： uZNTHD
 
- 设计相位函数来生成一个角谱Top Hat分布。 (/=f6^}  
- 基于相位调制来计算对应的折射率调制。 A 9(

x  
 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。 {#ZlM  
nEJq_  
}q_<_lQ  
照明光束参数 T. }1/S"m  
U>YAdrx2a  
:*I#n  
波长：632.8nm (l\1n;s*B  
激光光束直径（1/e2）：700um yMG1XEhuG  
RiDJ> 6S  
理想输出场参数 SEo'(-5  
Xnt~]k\"  
+[M6X} TQ  
直径：1° o*-)Tq8GHE  
分辨率：≤0.03° I4'5P}1yp  
效率：>70% DVG(Vw  
杂散光：<20% #*D)Q/k  
MX$0Op  
/kE6@  
2.设计相位函数 }u\])I3  
N@2dA*T,  
0]'7_vDs|  
/$i.0$L  
 相位的设计请参考会话编辑器 v_BcTzQ0S  
 Sc563_GRIN_Diffuser_1.seditor和优化文档Sc563_GRIN_Diffuser_2.dp。 7r7YNn/?  
 设计没有离散相位级的phase-only传输。 b+%f+zz*h  
P
Y_u/<u  
3.计算GRIN扩散器 RmI]1S_=  
 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。 uW=k K0E  
 最大折射率调制为△n=+0.05。 *T-<|zQ  
 最大层厚度如下： tClg*A;|B  
HguT"%iv  
4.计算折射率调制 Vy6qbC-Kt  
6@Y_*4$|  
从IFTA优化文档中显示优化的传输 6hw=  
oQLq&zRH`f  
 将传输相位转变为实部，通过函数Manipulation→Field Quantity Operations→Move→Phase to Real。 &TnS4O  
\RNNg  
A}BVep@D  
 生成正向函数，通过Manipulation→Amplitude/Real Part Manipulation→Lift Positive函数。 _Us#\+]_:  
5-|:^hU9  
O[\iE5+$  
 乘以最大调制折射率（0.05），通过Manipulation→Operation with Constant→Multiply Constant函数。 aAZZ8V  
cm&nd'A't  
PxTwPl  
 将数据转换成数据阵列：Manipulation→Create Numerical Data Array（参见下一张）。 <Q3oT  
7TgOK   
fX(3H1$"  
({
8-*  
 数据阵列可用于存储折射率调制。 %<)2/|lCd  
 选择在下一个对话框中将实部转化为一个数据阵列图。 BHIRHmM<Y  
 插值应该设置为Nearest Neighbor来得到一个像素化折射率调制。 %oF
}HF.  
@GPCwE1  
5.X/Y采样介质 spGb!Y`mR  
g$":D  
 GRIN扩散器层将由双界面元件模拟。 J}*,HT*  
 这个元件可以在平面层和任意折射率调制之间进行模拟。 qt"G[9;  
 元件厚度对应于层厚度12.656μm。 'OE&/ C[  
 折射率调制由采样x/y调制介质模拟。 [/,)  
Nu0C;B66  
}'5MK  
6|
K5!2  
 基材丙烯酸的离散数据应该从miscellaneous材料目录中加载。 5/q}`T9i%7  
 折射率调制的数据阵列必须设置到介质中。 i#&z2h-b  
 应该选择像素化折射率调制。 \(3y7D  
%G3h?3  
^7>3a/  
 优化的GRIN介质是周期性结构。 只优化和指定一个单周期。 e2L0VXbb  
 介质必须切换到周期模式。周期是1.20764μm×1.20764μm。 '@cANGg7[  
wc0jhHZO ?  
6.通过GRIN介质传播 A|CmlAW~^  
&LmJ!^#  
G[B=>Cy  
&Q9qq~  
 通过折射率调制层传播的传播模型： b}OY4~ Y4  
- 薄元近似 >L|;|X!m9\  
- 分步光束传播方法。 @:;)~V  
 对于这个案例，薄元近似足够准确。 d4m=0G`  
 在传播面板上选择传播方法，并且编辑传播设置。 `Y+J-EQ  
 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）。 W$QcDp]#p}  
G !<Z.]  
7.模拟结果 qBU-~"2t  
Gn22<C/  
B5gj_^  
8.结论 S_iMVHe  
UN7EF/!Zz  
 VirtualLab Fusion支持设计GRIN衍射光学元件和全息图。 fr,7rS/w{l  
 优化的GRIN元件可以生成任意的二维强度分布。 g-qP;vy@"q  
 可以模拟通过x/y平面上任意调制的介质中的光传播。