[技术]设计和分析GRIN扩散器（完整） [复制链接]

1.模拟任务 fUp
|3bBE  
0+n&BkS'  
 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。 VM<oUKh_3  
 设计包括两个步骤： "S B%02  
- 设计相位函数来生成一个角谱Top Hat分布。  J:~[j  
- 基于相位调制来计算对应的折射率调制。 a_ 9|xI  
 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。 ^T
}}4I_Y  
O{")i;v@  

G%j/eTTf  
照明光束参数 eHR&N.2  
BYr_Lz|T  
*@ <8&M9x  
波长：632.8nm V`R)#G>IH%  
激光光束直径（1/e2）：700um A"\P&kqMV  
t-eKruj+  
理想输出场参数 AT%* ~tr  
cwM#X;FGq  
xJ=ZQ)&]  
直径：1° =qV4Sje|q  
分辨率：≤0.03° Cz=A{<^g  
效率：>70% M9(ez7Z  
杂散光：<20% E'&OOEMN-  
VVI8)h8  
h\D_  
2.设计相位函数 >YJ8u{Z{o  
@O}IrC!bf  
so?pA@O
 
gJFR1  
 相位的设计请参考会话编辑器 0$xK   
 Sc563_GRIN_Diffuser_1.seditor和优化文档Sc563_GRIN_Diffuser_2.dp。 `x%U  
 设计没有离散相位级的phase-only传输。 ueWR/  
b!4N)t>gl  
3.计算GRIN扩散器 t-*VsPy  
 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。 629~Uc6]  
 最大折射率调制为△n=+0.05。 )Y&MIJ7>@  
 最大层厚度如下： [ 5CS}FB  
>G-8FL  
4.计算折射率调制 #/n|@z'  
R/ALR
 
从IFTA优化文档中显示优化的传输 x38SSzG:L  
2X qTyf<  
 将传输相位转变为实部，通过函数Manipulation→Field Quantity Operations→Move→Phase to Real。  DrF  
?r -\%_J_(  
F:[7^GQZ{  
 生成正向函数，通过Manipulation→Amplitude/Real Part Manipulation→Lift Positive函数。 J<b3"wK0[  
:DOr!PNA  
kP!%|&w;  
 乘以最大调制折射率（0.05），通过Manipulation→Operation with Constant→Multiply Constant函数。 ffmG~$Yh_  
f pv= P  
GN:Ru|n  
 将数据转换成数据阵列：Manipulation→Create Numerical Data Array（参见下一张）。 bDciZ7[b  
:Az8K)  
yPf?"W  
pchQ#GU  
 数据阵列可用于存储折射率调制。 }G>v]bV0V  
 选择在下一个对话框中将实部转化为一个数据阵列图。 \]Y\P~n  
 插值应该设置为Nearest Neighbor来得到一个像素化折射率调制。 +Od1)_'\D3  
A5CdLwk  
5.X/Y采样介质 EzzTJ>  
Gkdm7SV  
 GRIN扩散器层将由双界面元件模拟。 %/{IssCR7  
 这个元件可以在平面层和任意折射率调制之间进行模拟。 @Ufa-h5"(  
 元件厚度对应于层厚度12.656μm。 VKq0<+M  
 折射率调制由采样x/y调制介质模拟。 bWGyLo,  
:wQC_;  
.o-0aBG  
X4d Xm>*?=  
 基材丙烯酸的离散数据应该从miscellaneous材料目录中加载。 Nc G,0K  
 折射率调制的数据阵列必须设置到介质中。 AC9{*K[  
 应该选择像素化折射率调制。 fC=fJZU7$  
E)KB@f<g*  
R'S c  
 优化的GRIN介质是周期性结构。 只优化和指定一个单周期。 e(?:g@]-r  
 介质必须切换到周期模式。周期是1.20764μm×1.20764μm。 n?y'c^  
jK3giT  
6.通过GRIN介质传播 \w{@u)h  
AyE%0KmraK  
IkSX\*  
{F;,7Kn+l  
 通过折射率调制层传播的传播模型： ^dFhg_GhF  
- 薄元近似 gsW=3m&`  
- 分步光束传播方法。 wY' "ab  
 对于这个案例，薄元近似足够准确。 kxwNbxC  
 在传播面板上选择传播方法，并且编辑传播设置。 @)9REA(
U  
 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）。 5gO/-Zj  
JzHqNUn*M  
7.模拟结果 PPUEkvH W  
5){tBK|  
U5|B9%:&  
8.结论 dVvZu% DFp  
6kP7  
 VirtualLab Fusion支持设计GRIN衍射光学元件和全息图。 &J\B\`  
 优化的GRIN元件可以生成任意的二维强度分布。 #0}Ok98P  
 可以模拟通过x/y平面上任意调制的介质中的光传播。