[技术]设计和分析GRIN扩散器（完整） [复制链接]

1.模拟任务 a5G/[[cwTV  
iX\W;V  
 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。 )Af~B'OUd  
 设计包括两个步骤： N 75:
5  
- 设计相位函数来生成一个角谱Top Hat分布。 X=C1/4wU  
- 基于相位调制来计算对应的折射率调制。 Ssk}e=]  
 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。 sN("+ sZ.n  
{Ha8]y  
+7
8CvjG  
照明光束参数 <40rYr$/J  
TO-$B8*nq  
9 fMau  
波长：632.8nm XO <y+  
激光光束直径（1/e2）：700um 1jX3ey~  
5Q=P4w!'  
理想输出场参数 & /4k7X}y  
,TRTRb;  
5E0eyW
 
直径：1° z]3 `*/B  
分辨率：≤0.03° Erk?}E  
效率：>70% #oJ5k8Wy  
杂散光：<20% Od?qz1  
oDcKtB+2  
W>b(Om_%  
2.设计相位函数 mm5$> [%U  
+ S4fGT  
VtOZ%h[#  
'q * Bdx  
 相位的设计请参考会话编辑器 R<x'l=,D(  
 Sc563_GRIN_Diffuser_1.seditor和优化文档Sc563_GRIN_Diffuser_2.dp。 -TZ p FT"  
 设计没有离散相位级的phase-only传输。 2Dd|~{%  
MZ+e}|!4,  
3.计算GRIN扩散器 >E,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。 kcDyuM`  
 最大折射率调制为△n=+0.05。 GTv#nnC  
 最大层厚度如下： I-ag
Zag%  
7E!7"2e a  
4.计算折射率调制 .q][? mW3  
!K?qgM  
从IFTA优化文档中显示优化的传输 al+ #y)+  
4Z*U}w)  
 将传输相位转变为实部，通过函数Manipulation→Field Quantity Operations→Move→Phase to Real。 TPE:e)GO  
M/z}p  
BGr.yEy  
 生成正向函数，通过Manipulation→Amplitude/Real Part Manipulation→Lift Positive函数。 p*5\+WO>!(  
d`d0N5\  
\(p{t  
 乘以最大调制折射率（0.05），通过Manipulation→Operation with Constant→Multiply Constant函数。 {RB-lfrWs  
.qob_dRA  
!6}O.Nu  
 将数据转换成数据阵列：Manipulation→Create Numerical Data Array（参见下一张）。 u =gt<1U  

=e?$M  
!jqWwi  
V\K<$?oUb  
 数据阵列可用于存储折射率调制。 0Aa`p3.)  
 选择在下一个对话框中将实部转化为一个数据阵列图。 $OVXk'cc  
 插值应该设置为Nearest Neighbor来得到一个像素化折射率调制。 S-+M;@'Rl  
wY"o`oZ  
5.X/Y采样介质 -=698h*  
YRlDX:oX~  
 GRIN扩散器层将由双界面元件模拟。 ^nVl (^{  
 这个元件可以在平面层和任意折射率调制之间进行模拟。 Y\2|x*KwvF  
 元件厚度对应于层厚度12.656μm。 V^Rkt%JY  
 折射率调制由采样x/y调制介质模拟。 6D;^uM2N  
s=Q(C[%I  
E2B>b[  
8dK0o>|}  
 基材丙烯酸的离散数据应该从miscellaneous材料目录中加载。 *^ \FIUd  
 折射率调制的数据阵列必须设置到介质中。  uIMe  
 应该选择像素化折射率调制。 S'B6jJK2x  
hY<{t.ws  
wcDjg&:=ml  
 优化的GRIN介质是周期性结构。 只优化和指定一个单周期。 TFDm5XJ  
 介质必须切换到周期模式。周期是1.20764μm×1.20764μm。 &@3m-Z  
}jSj+*  
6.通过GRIN介质传播 W4YE~  
(Y(E%  
dRvin[R8  
r+<{S\ Q  
 通过折射率调制层传播的传播模型： rsa&Oo D>  
- 薄元近似 #t!}K_  
- 分步光束传播方法。 .]Mn^2#j  
 对于这个案例，薄元近似足够准确。 xn}BB}s{t  
 在传播面板上选择传播方法，并且编辑传播设置。 ep(g`e  
 场采样必须设置为手动模式并且采样距离为4.5μm（半像素尺寸）。 VF0dE  
!NKmx=I]  
7.模拟结果 pJ,@Y>  
\Btk;ivg  
!PUp>(  
8.结论 rn.\tDeA  
p SN~DvR  
 VirtualLab Fusion支持设计GRIN衍射光学元件和全息图。 lu UYo  
 优化的GRIN元件可以生成任意的二维强度分布。 y,+[$u7h  
 可以模拟通过x/y平面上任意调制的介质中的光传播。