[技术]设计和分析GRIN扩散器（完整） [复制链接]

1.模拟任务 SGZOfTcY  
yX,2`&c  
 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。 pL]C]HGv  
 设计包括两个步骤： Dp6]!;kx  
- 设计相位函数来生成一个角谱Top Hat分布。 bESmKe(  
- 基于相位调制来计算对应的折射率调制。 a^<  
 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。 Nb>|9nu O  
T[N:X0  
>T%Jlj3ZG  
照明光束参数 %RL\t5TV  
8JAA?0L"'  
fa=#S  
波长：632.8nm c ^G\w+_  
激光光束直径（1/e2）：700um [z
]@<99/  
y<m{eDV7  
理想输出场参数 }Y(Q7l  
|A8Ar7)  
&32qv` V_  
直径：1° 4;M  
分辨率：≤0.03° mn{8"@Z  
效率：>70% nZfTK>)A0  
杂散光：<20% +uM1#-+h  
{:IO
Ty  
Bz_['7D  
2.设计相位函数 3I^KJ/)A  
4))u*c/,  
DdJxb{y7  
9xB^dKM3  
 相位的设计请参考会话编辑器 Un]`
Gd]:  
 Sc563_GRIN_Diffuser_1.seditor和优化文档Sc563_GRIN_Diffuser_2.dp。 7OS\j>hb~  
 设计没有离散相位级的phase-only传输。 z:^Kr"=n  
HW|c -\t
S  
3.计算GRIN扩散器 yv9~  
 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。 ]}<.Y[!S  
 最大折射率调制为△n=+0.05。 &jl'1mZ  
 最大层厚度如下： rwtSn?0z"  

_c['_HC  
4.计算折射率调制  V-}d-Y  
7,!Mmu  
从IFTA优化文档中显示优化的传输 K)]7e?:Wu  
Y:FV+ SI  
 将传输相位转变为实部，通过函数Manipulation→Field Quantity Operations→Move→Phase to Real。 X8ev uN  
k*-_CO-h  
HyiuU`  
 生成正向函数，通过Manipulation→Amplitude/Real Part Manipulation→Lift Positive函数。 Xf:CGR8_  
X9/V;!  
T73oW/.0X?  
 乘以最大调制折射率（0.05），通过Manipulation→Operation with Constant→Multiply Constant函数。 {v+i!a'+  
=3{h9
  
z<+".sD'  
 将数据转换成数据阵列：Manipulation→Create Numerical Data Array（参见下一张）。 S&6}9r  
H #J"'  
6^wg'u]c  
O*z x{a6  
 数据阵列可用于存储折射率调制。 %
bt2^  
 选择在下一个对话框中将实部转化为一个数据阵列图。 _R1
UEE3M  
 插值应该设置为Nearest Neighbor来得到一个像素化折射率调制。 N(dn"`
8  
%\}|&z6  
5.X/Y采样介质 dg4"4\c*P  
TIW6v4  
 GRIN扩散器层将由双界面元件模拟。 vROl}s;  
 这个元件可以在平面层和任意折射率调制之间进行模拟。 kNI m90,g  
 元件厚度对应于层厚度12.656μm。 *<x]gV  
 折射率调制由采样x/y调制介质模拟。 7WiVor$g-  
`-\4Dx1!q  
hEl)BRJ  
q+~z#
jFX  
 基材丙烯酸的离散数据应该从miscellaneous材料目录中加载。 GLwL'C'591  
 折射率调制的数据阵列必须设置到介质中。 =P'=P0G  
 应该选择像素化折射率调制。 +;C|5y  
Al3Hu-Hf;`  
7_S+/2}U*  
 优化的GRIN介质是周期性结构。 只优化和指定一个单周期。 9K#.0  
 介质必须切换到周期模式。周期是1.20764μm×1.20764μm。 XEfTAW#7  
eoR@5OA&  
6.通过GRIN介质传播 ({m["d  
7Hf6$2Wh  
vn .wM  
'hO+b  
 通过折射率调制层传播的传播模型： XZV)4=5iSO  
- 薄元近似 %N/I;`  
- 分步光束传播方法。 To]WCFp6@  
 对于这个案例，薄元近似足够准确。 [^"e~  
 在传播面板上选择传播方法，并且编辑传播设置。 KofjveOiC  
 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）。 8<^[xe  
,T|iA/c
 
7.模拟结果 ,<R/x
[  
Xvi{A]V  
plsf` a  
8.结论 Uk S86`.  

%a5Sc|&-  
 VirtualLab Fusion支持设计GRIN衍射光学元件和全息图。 >6:slNM#  
 优化的GRIN元件可以生成任意的二维强度分布。 WN>.+qM~8  
 可以模拟通过x/y平面上任意调制的介质中的光传播。