[技术]设计和分析GRIN扩散器（完整） [复制链接]

1.模拟任务 NIQa{R/H  
>q4nQ/eP  
 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。 =yfr{5}R  
 设计包括两个步骤： :P;#Y7}Y$  
- 设计相位函数来生成一个角谱Top Hat分布。 mqwN<:  
- 基于相位调制来计算对应的折射率调制。 JA())0a  
 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。 Q8T4_p[-o  
90teXxg=|  
h.=YAcR0D  
照明光束参数 o y}(  
1*G7Uh@K}  
AaKILIIQZ  
波长：632.8nm UV@<55)K  
激光光束直径（1/e2）：700um B% BO  
v]Pw]m5=U  
理想输出场参数 K\=bpc"Fy  
Ab8~'<F$B  
]X@/0  
直径：1° {I`B?6K5  
分辨率：≤0.03° 7A7K:,c  
效率：>70% 2 R1S>X  
杂散光：<20% g)xzy^2e  
%|r@q  
Mp"] =  
2.设计相位函数 d<fS52~l  
u&r@@p.  
!>gc!8Y'o  
oa1&9  
 相位的设计请参考会话编辑器 RSzp-sKB  
 Sc563_GRIN_Diffuser_1.seditor和优化文档Sc563_GRIN_Diffuser_2.dp。 GsE?<3  
 设计没有离散相位级的phase-only传输。 oKzV!~{0M;  
e7pN9tXGf  
3.计算GRIN扩散器 7q$9\RR5  
 GRIN扩散器应该包含一个1mm厚度石英玻璃作为基板，和一个折射率调制的丙烯酸薄层。 /8J2,8vZ  
 最大折射率调制为△n=+0.05。 )<IbQH|_  
 最大层厚度如下： D[:7B:i  
K#+TCZ,  
4.计算折射率调制 &!KJrQ  
2ggW4`"c  
从IFTA优化文档中显示优化的传输 "x3_cA~  
",Ek| z  
 将传输相位转变为实部，通过函数Manipulation→Field Quantity Operations→Move→Phase to Real。 R*VZ=i  
E(8O3*=  
I`DdhMi7  
 生成正向函数，通过Manipulation→Amplitude/Real Part Manipulation→Lift Positive函数。 QO%>RG  
%Xkynso~  
y)Ip\.KV\  
 乘以最大调制折射率（0.05），通过Manipulation→Operation with Constant→Multiply Constant函数。 i|.!*/qF  
\#G`$JD  
$5%tGFh  
 将数据转换成数据阵列：Manipulation→Create Numerical Data Array（参见下一张）。 Ya304Pjd  
T-f+<Cxf  
|;9OvR> A  
$N:m 9R  
 数据阵列可用于存储折射率调制。 BRD>q4w  
 选择在下一个对话框中将实部转化为一个数据阵列图。 >(:KEA  
 插值应该设置为Nearest Neighbor来得到一个像素化折射率调制。 khc5h^0  
/0Zwgxt4?7  
5.X/Y采样介质 4>$>XL1  
cf@:rHB}  
 GRIN扩散器层将由双界面元件模拟。 }*IX3
4  
 这个元件可以在平面层和任意折射率调制之间进行模拟。 :%!=Ej.J  
 元件厚度对应于层厚度12.656μm。
vE6/B"b  
 折射率调制由采样x/y调制介质模拟。 $o{f)'.>n  
Lr40rLx;u  
C0KP,JS&  
tdZ:w  
 基材丙烯酸的离散数据应该从miscellaneous材料目录中加载。 eEezd[p  
 折射率调制的数据阵列必须设置到介质中。 cg$7`/U  
 应该选择像素化折射率调制。 %+>I1G  
p.8G]pS  
B7N?"'$i  
 优化的GRIN介质是周期性结构。 只优化和指定一个单周期。 tGv4 S\  
 介质必须切换到周期模式。周期是1.20764μm×1.20764μm。 j31 Sc3vG  
nVs0
$?}  
6.通过GRIN介质传播 > YN<~z-  
y4P mL  
,B!u*  
QP[w{T  
 通过折射率调制层传播的传播模型： lZ/Yp~2S  
- 薄元近似 Q9FY.KUM  
- 分步光束传播方法。 b`18y cVME  
 对于这个案例，薄元近似足够准确。 c1j
gBty  
 在传播面板上选择传播方法，并且编辑传播设置。 )v0m7Lv#/  
 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）。 LT:KZ|U9  
O_KL#xo  
7.模拟结果 t4F1[P  
}3M\&}=8  
u_zp?Nc  
8.结论 0o(/%31]  
LD]XN'?"W  
 VirtualLab Fusion支持设计GRIN衍射光学元件和全息图。
w9c  
 优化的GRIN元件可以生成任意的二维强度分布。 DFqXZfjm  
 可以模拟通过x/y平面上任意调制的介质中的光传播。