[技术]设计和分析GRIN扩散器（完整） [复制链接]

1.模拟任务 ez$(c  
&8lZNv8;(p  
 本教程将介绍设计和分析生成Top Hat图案的折射率调制扩散器图层。 T~e.PP  
 设计包括两个步骤： K0>zxqY  
- 设计相位函数来生成一个角谱Top Hat分布。 ":ue-=&M  
- 基于相位调制来计算对应的折射率调制。 rILYI;'o  
 设计相位函数是基于案例DO.002。在开始设计一个梯度折射率扩散器之前，我们迫切地推荐您先阅读这个案例。 g- gV
2$I  
4hj|cCrO  
77Dn97l)&  
照明光束参数 4Nsp<Kn>  
4WB
0Pt{  
<5051UEu  
波长：632.8nm ]/v[8dS(l  
激光光束直径（1/e2）：700um oEv'dQ9  
|6-nbj  
理想输出场参数 
&D<yX~  
QXK{bxwC  
GbI/4<)l}  
直径：1° gbA_DZ  
分辨率：≤0.03° %N._w!N<5n  
效率：>70% $&c*'3  
杂散光：<20% ^2rN>k,?  
9 68Ez  
PJ#,2=n~  
2.设计相位函数 ,P0) 6>  
wCBplaojJ  
TWTb?HP  
[a(#1  
 相位的设计请参考会话编辑器 ~} ~4  
 Sc563_GRIN_Diffuser_1.seditor和优化文档Sc563_GRIN_Diffuser_2.dp。 *;FdD{+  
 设计没有离散相位级的phase-only传输。 @6.vKCSE  
tH4B:Bgj!  
3.计算GRIN扩散器 LghfM"g  
 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。 QT}tvm@PMq  
 最大折射率调制为△n=+0.05。 2=}FBA,2  
 最大层厚度如下： Q>z8IlJ}  
V7/Rby Q  
4.计算折射率调制 *un^u-;  
?Bmb' 3  
从IFTA优化文档中显示优化的传输 *T1_;4i  
h68 xet;  
 将传输相位转变为实部，通过函数Manipulation→Field Quantity Operations→Move→Phase to Real。 er\|i. Y  
%C]>9."  
$~)SCbL^5  
 生成正向函数，通过Manipulation→Amplitude/Real Part Manipulation→Lift Positive函数。 ['D]>Ot68  
]4e;RV-B  
 ='jT~\  
 乘以最大调制折射率（0.05），通过Manipulation→Operation with Constant→Multiply Constant函数。 7_t'( /yu  
DmcZta8n]  
6]wIG$j  
 将数据转换成数据阵列：Manipulation→Create Numerical Data Array（参见下一张）。 a+QpM*n7Lq  
!)$Zp\Sg  
5h*p\cl!Y  
RnN!2K  
 数据阵列可用于存储折射率调制。 @4#vm@Yf_  
 选择在下一个对话框中将实部转化为一个数据阵列图。 6eCCmIdaM  
 插值应该设置为Nearest Neighbor来得到一个像素化折射率调制。 zuCSj~  
nk:)j:fr  
5.X/Y采样介质 b,@/!ia  
h+,@G,|D  
 GRIN扩散器层将由双界面元件模拟。 /L3:  
 这个元件可以在平面层和任意折射率调制之间进行模拟。 r
N>R|].  
 元件厚度对应于层厚度12.656μm。 \2z>?i)  
 折射率调制由采样x/y调制介质模拟。 Bw.i}3UT6  
:6dxtl/{b:  
?7A>+EY  
d(K+);!  
 基材丙烯酸的离散数据应该从miscellaneous材料目录中加载。 ,x
$,l  
 折射率调制的数据阵列必须设置到介质中。 a'T;x`b8U,  
 应该选择像素化折射率调制。 dN6?c'iN?2  
wC*X4 '  
<3 uNl  
 优化的GRIN介质是周期性结构。 只优化和指定一个单周期。 X3& Jb2c2  
 介质必须切换到周期模式。周期是1.20764μm×1.20764μm。 05R@7[GWq  
pfPz8L.7  
6.通过GRIN介质传播 @)}L~lb[)  
c@Is2 9t*  
W*G<X.Hf  
^z\cyT%7t  
 通过折射率调制层传播的传播模型： p<%d2@lp  
- 薄元近似 u?EN  
- 分步光束传播方法。 \<K5ZIWV  
 对于这个案例，薄元近似足够准确。 "M0z(NkH  
 在传播面板上选择传播方法，并且编辑传播设置。 K NOIZj
  
 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）。 /kG_*>.Z  
n+p }\msH  
7.模拟结果 u&e~1?R  
Fzcwy V   
=MWHJ'3-/  
8.结论 O0:q;<>z  
CGFDqCNr-  
 VirtualLab Fusion支持设计GRIN衍射光学元件和全息图。 `@%LzeGz  
 优化的GRIN元件可以生成任意的二维强度分布。 7$#u  
 可以模拟通过x/y平面上任意调制的介质中的光传播。