[技术]设计和分析GRIN扩散器（完整） [复制链接]

1.模拟任务 Z EG  
{At1]>  
 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。 z<)?8tAgq  
 设计包括两个步骤： }<XeZ?;  
- 设计相位函数来生成一个角谱Top Hat分布。 f^nogw<z!  
- 基于相位调制来计算对应的折射率调制。 hv9s  
 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。 lPx4I  
YKj7~yK?  
{N>VK*  
照明光束参数 V}3.K\7  
<~f/T]E,  
YsDn?pD@  
波长：632.8nm ][D<J0  
激光光束直径（1/e2）：700um IUI>/87u  
/SZsXaC '  
理想输出场参数 tV%M2DxS  
W4T>@b.  
WtdWD_\%Y\  
直径：1° Z~$fTW6g  
分辨率：≤0.03° 27gK Y Zf;  
效率：>70% Z1*y$=D?3[  
杂散光：<20% CkIICx  
sexnO^s  
;Q-(tGd  
2.设计相位函数 :Bda]]Y=  
;clF\K>  
*h$Dh5%P  
x1wm]|BIf  
 相位的设计请参考会话编辑器 L1M]ya
!l  
 Sc563_GRIN_Diffuser_1.seditor和优化文档Sc563_GRIN_Diffuser_2.dp。 / [:@j+n\  
 设计没有离散相位级的phase-only传输。 +d]}  
8!E$0^)c|  
3.计算GRIN扩散器 Fj-mo>"  
 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。 91`biVZfA  
 最大折射率调制为△n=+0.05。 0l{').!_  
 最大层厚度如下： <(;"L<?D<C  
uB0/H=<H  
4.计算折射率调制 [\eUCt F  
$d4eGL2S  
从IFTA优化文档中显示优化的传输 zN*/G6>A  
;?bRRW  
 将传输相位转变为实部，通过函数Manipulation→Field Quantity Operations→Move→Phase to Real。 1z0&+C3z  
CQQX7Y\  
U
*1rA/"n  
 生成正向函数，通过Manipulation→Amplitude/Real Part Manipulation→Lift Positive函数。 @4_W}1W  
5c`DkWne%  
,NPU0IDG>  
 乘以最大调制折射率（0.05），通过Manipulation→Operation with Constant→Multiply Constant函数。 zZGPA j  
Hk(w\   
vNHMe{,u  
 将数据转换成数据阵列：Manipulation→Create Numerical Data Array（参见下一张）。 AZxOq !B  
3Ud&B  
DTsc&.29^  
ey@y?X=  
 数据阵列可用于存储折射率调制。 t&eY+3y,T  
 选择在下一个对话框中将实部转化为一个数据阵列图。 
No!P?  
 插值应该设置为Nearest Neighbor来得到一个像素化折射率调制。 a|  
}|&M@Up  
5.X/Y采样介质 ~`u?|+*BO  
a:7"F{D91  
 GRIN扩散器层将由双界面元件模拟。 dGrOw)  
 这个元件可以在平面层和任意折射率调制之间进行模拟。 I?Hj,lN  
 元件厚度对应于层厚度12.656μm。 :Dw;RcZQ  
 折射率调制由采样x/y调制介质模拟。 v5RS<?o  
?9 m3y0  
(;+JM*c2N  
<~<I K=n  
 基材丙烯酸的离散数据应该从miscellaneous材料目录中加载。 P2!@^%o  
 折射率调制的数据阵列必须设置到介质中。 E_/v$  
 应该选择像素化折射率调制。 #AFr@n  
)j]S;Mr  
84cmPnaT  
 优化的GRIN介质是周期性结构。 只优化和指定一个单周期。 'w^1re=R  
 介质必须切换到周期模式。周期是1.20764μm×1.20764μm。 "u3  
76 #  
6.通过GRIN介质传播 t> -cTQm  
Bm;{dO  
qL,QsRwN  
dPPe_% Ilr  
 通过折射率调制层传播的传播模型： tlA4oVII  
- 薄元近似 9L*gxI>  
- 分步光束传播方法。 qd%5[A  
 对于这个案例，薄元近似足够准确。 /px*v<Aw1  
 在传播面板上选择传播方法，并且编辑传播设置。 j}X4#{jgC  
 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）。 {uDL"~^\  
JwRdr8q  
7.模拟结果 _|g(BK2}  
AuX&  
HEhdV
5B  
8.结论 I^qk`5w  
r9yUye}  
 VirtualLab Fusion支持设计GRIN衍射光学元件和全息图。 (uD(,3/Cw  
 优化的GRIN元件可以生成任意的二维强度分布。 -$.$6"]  
 可以模拟通过x/y平面上任意调制的介质中的光传播。