[技术]设计和分析GRIN扩散器（完整） [复制链接]

1.模拟任务 aY
-7K._</  
+l hJ8&  
 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。 =1Hn<Xay0  
 设计包括两个步骤： D/YMovH%  
- 设计相位函数来生成一个角谱Top Hat分布。 {n\
Ai3F-  
- 基于相位调制来计算对应的折射率调制。 4$+1&
+@ ]  
 设计相位函数是基于案例DO.002。在开始设计一个梯度折射率扩散器之前，我们迫切地推荐您先阅读这个案例。 < Dt/JA(p  
ZM16 ~k  
XR_Gsb%l  
照明光束参数 H<9_BA?  
4;*
jE (  
V+5av Z}  
波长：632.8nm q ;"/i*+3  
激光光束直径（1/e2）：700um ykYef  
> JC"YB  
理想输出场参数 AO238RC!:  
k8c(|/7d  
#y-R*4G  
直径：1° JNv@MJb}  
分辨率：≤0.03° Lpohc4d[V  
效率：>70% FsLd&$?T&  
杂散光：<20% K7X*N  
Ae\:{[c_D  

U"RA*|  
2.设计相位函数 fjCFJ_  
A0,h7<i  
K0~=9/  
3rBID  
 相位的设计请参考会话编辑器 2HO2  
 Sc563_GRIN_Diffuser_1.seditor和优化文档Sc563_GRIN_Diffuser_2.dp。 [y~kF?a  
 设计没有离散相位级的phase-only传输。 {53|X=D64  
nC(Lr,(  
3.计算GRIN扩散器 (8baa.ge  
 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。 ~O~iP8T  
 最大折射率调制为△n=+0.05。 _(-i46x}  
 最大层厚度如下： ,xg-H6Xfa{  
0avtfQ +f  
4.计算折射率调制 + }$(j#h  
&NOCRabc  
从IFTA优化文档中显示优化的传输 9k\M<jA  
%l,CJd5  
 将传输相位转变为实部，通过函数Manipulation→Field Quantity Operations→Move→Phase to Real。 `A9fanh  
w
_4O;  
_Wq;bKG  
 生成正向函数，通过Manipulation→Amplitude/Real Part Manipulation→Lift Positive函数。 +/ {lz8^,  
WcQkeh3n  
_0BQnzC=  
 乘以最大调制折射率（0.05），通过Manipulation→Operation with Constant→Multiply Constant函数。 4V c``Um  
T"t.t%(8  
E@EP9X >  
 将数据转换成数据阵列：Manipulation→Create Numerical Data Array（参见下一张）。 j
GoQXiX  
Yxy!&hPLv:  
YC$>D?FW  
#0?3RP  
 数据阵列可用于存储折射率调制。 Apj[z2nr  
 选择在下一个对话框中将实部转化为一个数据阵列图。 3-oKY*jO  
 插值应该设置为Nearest Neighbor来得到一个像素化折射率调制。 p()LQT!  
<*+[E!oi  
5.X/Y采样介质 M N (o  
b6xz\zCL  
 GRIN扩散器层将由双界面元件模拟。 1:Ff#Eq,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。 v}id/brl  
 元件厚度对应于层厚度12.656μm。 *2fJdY  
 折射率调制由采样x/y调制介质模拟。 F("|SOhc  
M2;6Cz>,P  
q6b&b^r+H  
4 L 5$=V  
 基材丙烯酸的离散数据应该从miscellaneous材料目录中加载。 _Fn`G.r<  
 折射率调制的数据阵列必须设置到介质中。 :wEy""*N0  
 应该选择像素化折射率调制。 f$5\ b[O
 
;VEKrVD  
scTt53v^  
 优化的GRIN介质是周期性结构。 只优化和指定一个单周期。 C4GkFD   
 介质必须切换到周期模式。周期是1.20764μm×1.20764μm。 $d,/(*Y#-  
+z0s)HU>j  
6.通过GRIN介质传播 xB]^^NYE=  
OI8}v  
[:}"MdU'  
+=d
=  
 通过折射率调制层传播的传播模型： .|Yn[?(  
- 薄元近似 y2mSPLw  
- 分步光束传播方法。 2G<XA  
 对于这个案例，薄元近似足够准确。 ?*[35XUd  
 在传播面板上选择传播方法，并且编辑传播设置。 x8x-b>|$&<  
 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）。 x6$3KDQm  
L4ct2|w}ul  
7.模拟结果 \j-:5M#m  
Bj"fUI!dK  
<:&{c-
f/  
8.结论 lauq(aD_C  
4)>S3Yr  
 VirtualLab Fusion支持设计GRIN衍射光学元件和全息图。 $~j9{*
]5  
 优化的GRIN元件可以生成任意的二维强度分布。 N7KG_o%  
 可以模拟通过x/y平面上任意调制的介质中的光传播。