[技术]设计和分析GRIN扩散器（完整） [复制链接]

1.模拟任务 
;hq_}.  
2Xv}JPS2As  
 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。 n]#YL4j  
 设计包括两个步骤： 8BAe6-*S8  
- 设计相位函数来生成一个角谱Top Hat分布。 4K:Aqqhds  
- 基于相位调制来计算对应的折射率调制。 GOdWc9Ta!  
 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。 -FZNk}  
h!(# /  
.$cX:"_Mk  
照明光束参数 `$1A;wg<  
,x&WE@tD|  
5g-1pzP9  
波长：632.8nm (G+)v[f  
激光光束直径（1/e2）：700um Pl'lmUR  
'j'6x'[>]  
理想输出场参数 ,ov$`v  
bz nMD  
{f4jE#a
>v  
直径：1° a
U.3  
分辨率：≤0.03° [AFR \{  
效率：>70% k8n9zJ8  
杂散光：<20% g/$RuT2U  
NKFeND  
3'L =S  
2.设计相位函数 F7C+uGTs  
6W YVHG  
Jb> X$|N'%  
jt6_1^   
 相位的设计请参考会话编辑器 w]xr ~D+  
 Sc563_GRIN_Diffuser_1.seditor和优化文档Sc563_GRIN_Diffuser_2.dp。 F#9^RA)9  
 设计没有离散相位级的phase-only传输。 Es}`SIe/  
Xl<*Fn?  
3.计算GRIN扩散器 J(]b1
e  
 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。 )Dhx6xM[a  
 最大折射率调制为△n=+0.05。 GE] QRKf  
 最大层厚度如下： |AExaO"jk  
%8DI)n#H  
4.计算折射率调制 X^&--@l}T!  
0[YksNNl1  
从IFTA优化文档中显示优化的传输 L^CB#5uG  
t; #@t/`  
 将传输相位转变为实部，通过函数Manipulation→Field Quantity Operations→Move→Phase to Real。 s."N7F  
{l/`m.Z  
D5Rp<PBq,  
 生成正向函数，通过Manipulation→Amplitude/Real Part Manipulation→Lift Positive函数。 Dby|l#X  
M).CyY;bm  
p {.6  
 乘以最大调制折射率（0.05），通过Manipulation→Operation with Constant→Multiply Constant函数。 aEa.g.SZ  
>@G"*le*)  
MR4k#{:w  
 将数据转换成数据阵列：Manipulation→Create Numerical Data Array（参见下一张）。 ^pY8'LF6  
73u97oe>1  
w?*79 u  
ep5`&g]3  
 数据阵列可用于存储折射率调制。 SCn)j:gH;  
 选择在下一个对话框中将实部转化为一个数据阵列图。 _@)-#7  
 插值应该设置为Nearest Neighbor来得到一个像素化折射率调制。 @R;k@b   
/9SoVU8  
5.X/Y采样介质 ^XYK }J  
=_N
$0  
 GRIN扩散器层将由双界面元件模拟。 pIpd
VKen  
 这个元件可以在平面层和任意折射率调制之间进行模拟。 ?%ltoezf  
 元件厚度对应于层厚度12.656μm。 S1~EJa5H  
 折射率调制由采样x/y调制介质模拟。 )B+zv,#q  
CO,{/  
M.qv'zV`xG  
NTK9`#SA  
 基材丙烯酸的离散数据应该从miscellaneous材料目录中加载。 f#I#24)RH  
 折射率调制的数据阵列必须设置到介质中。 }[c.OJ:   
 应该选择像素化折射率调制。 b,jo94.G  
XCyb[(4  
k MV1$  
 优化的GRIN介质是周期性结构。 只优化和指定一个单周期。  (t@!0_5  
 介质必须切换到周期模式。周期是1.20764μm×1.20764μm。 vaVV1  
L|b[6[XTHL  
6.通过GRIN介质传播 hhU\$'0B-  
!"hzGgOOX  
S5H}   
C(>g4.-p8  
 通过折射率调制层传播的传播模型： T~XKV`LQ  
- 薄元近似 `|92!Ej  
- 分步光束传播方法。 TZg1,Z  
 对于这个案例，薄元近似足够准确。 5D7k[+6  
 在传播面板上选择传播方法，并且编辑传播设置。 i&)([C0z$  
 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）。 @x[A^  
-I*vl  
7.模拟结果 _ q>|pt.W  
y^Q);siSy  
IZQ*D)  
8.结论 ESFJN}Q%0.  
%'X7T^uE  
 VirtualLab Fusion支持设计GRIN衍射光学元件和全息图。 qrZ3`@C4k  
 优化的GRIN元件可以生成任意的二维强度分布。 Ut/%+r"s  
 可以模拟通过x/y平面上任意调制的介质中的光传播。