[技术]设计和分析GRIN扩散器（完整） [复制链接]

1.模拟任务 4M=]wR;  
{g'(~ qv  
 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。 0cv{  
 设计包括两个步骤： FZ{h?#2?  
- 设计相位函数来生成一个角谱Top Hat分布。 *<$*"p  
- 基于相位调制来计算对应的折射率调制。 8l>?Pv  
 设计相位函数是基于案例DO.002。在开始设计一个梯度折射率扩散器之前，我们迫切地推荐您先阅读这个案例。 h"[AOfTE$  
zq3\}9  
JK7G/]j+Ez  
照明光束参数 9@SC}AF.  
!{+,B5 Hc  
5N#aXG^9  
波长：632.8nm fbyd"(V8r  
激光光束直径（1/e2）：700um \0^Kram>
 
5c@,bIl *  
理想输出场参数 /7(W?xOe  
qJf
?o.Pv  
KaLzg5is  
直径：1° HDz5&7* .  
分辨率：≤0.03° {X!r8i  
效率：>70% SpIv#?  
杂散光：<20% |QF7 uV  
7m47rJyW4  
o@_q]/Mh  
2.设计相位函数 rP'me2 B  
u%GEqruo[  
RF?`vRZOe  
^Y?k0z  
 相位的设计请参考会话编辑器 /m!BY}4W  
 Sc563_GRIN_Diffuser_1.seditor和优化文档Sc563_GRIN_Diffuser_2.dp。 .97])E[U  
 设计没有离散相位级的phase-only传输。 Gf%~{@7=u  
[>vLf2OID  
3.计算GRIN扩散器 .o6Or:L  
 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。 V%t.l  
 最大折射率调制为△n=+0.05。 8$]1M,$r  
 最大层厚度如下： h7
*J9[$  
,=uD^n:  
4.计算折射率调制 &.F4b~A7  
b.OsiT;_j  
从IFTA优化文档中显示优化的传输 L@rcK!s,lD  
`C,n0'PL.  
 将传输相位转变为实部，通过函数Manipulation→Field Quantity Operations→Move→Phase to Real。 HRpte=`q  
xW+6qtG`  
8%:Iv(UMk  
 生成正向函数，通过Manipulation→Amplitude/Real Part Manipulation→Lift Positive函数。 [XN={  
m%0p\Y-/  
Q@=Q0  
 乘以最大调制折射率（0.05），通过Manipulation→Operation with Constant→Multiply Constant函数。 Mg+2. 8%  
YByLoM*  
.w:DFk^E]b  
 将数据转换成数据阵列：Manipulation→Create Numerical Data Array（参见下一张）。 6u?>M9  
),_@WW;k  
S0$8@"~=  
GWGSd
\z  
 数据阵列可用于存储折射率调制。 "BAK !N$9  
 选择在下一个对话框中将实部转化为一个数据阵列图。 Oz.HH  
 插值应该设置为Nearest Neighbor来得到一个像素化折射率调制。 >e lJkq|  
(xycJ`N  
5.X/Y采样介质 j<upRS,$  
k``_EiV4t  
 GRIN扩散器层将由双界面元件模拟。 REQ\>UO_  
 这个元件可以在平面层和任意折射率调制之间进行模拟。 >[)7U _|p  
 元件厚度对应于层厚度12.656μm。 L]7=?vN=8  
 折射率调制由采样x/y调制介质模拟。 $Ph|e)p  
]IaMp78
8  
K&u_R  
p;a,#IJu  
 基材丙烯酸的离散数据应该从miscellaneous材料目录中加载。 ;J'LS  
 折射率调制的数据阵列必须设置到介质中。 b\f O8{k  
 应该选择像素化折射率调制。 gE-tjoJ  
>[f?vrz  
4>YR{  
 优化的GRIN介质是周期性结构。 只优化和指定一个单周期。 G+9,,`2  
 介质必须切换到周期模式。周期是1.20764μm×1.20764μm。 XoK:N$\}t  
*YI98  
6.通过GRIN介质传播 VD AaYDi  
TT%M'5&  
oE@a'*.\  
@ 6\I~s(  
 通过折射率调制层传播的传播模型： D'>_I.  
- 薄元近似 x%=si[P  
- 分步光束传播方法。 5"VTK  
 对于这个案例，薄元近似足够准确。 #&+{mCjs  
 在传播面板上选择传播方法，并且编辑传播设置。 je\Ph5"  
 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）。 j{ ]I]\=?  
]Ee?6]bN  
7.模拟结果 m~BAyk^jo3  
_>?\DgjH  
_{ue8kGt  
8.结论 Mc lkEfn  
810|Tj*U%  
 VirtualLab Fusion支持设计GRIN衍射光学元件和全息图。 ejKucEgD  
 优化的GRIN元件可以生成任意的二维强度分布。 _`$qBw.Nx  
 可以模拟通过x/y平面上任意调制的介质中的光传播。