[技术]设计和分析GRIN扩散器（完整） [复制链接]

1.模拟任务 crJNTEz  
/x/W>J2  
 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。
1?r$Rx<R  
 设计包括两个步骤： oTA'=<W?D  
- 设计相位函数来生成一个角谱Top Hat分布。 nb@<UbabW}  
- 基于相位调制来计算对应的折射率调制。 P.~sNd oJ  
 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。
zu1gP/  

fVq,?  
Koz0Xy  
照明光束参数 Q
zYaxNGv  
M<@9di7c  
hG3RZN#ejq  
波长：632.8nm +PO& z!F  
激光光束直径（1/e2）：700um (; Zl  
2Mu(GUe;  
理想输出场参数 U27ja|W^  
|h:3BV_  
$'lJ_jL  
直径：1° UL" <V  
分辨率：≤0.03° ,-> P+m5  
效率：>70% Fh)YNW@  
杂散光：<20% *JaFt@ x  
cr{dl\Na  
tI2p-d9B  
2.设计相位函数 @T-}\AU  
!" : arK  
6:\z8fYD  
W*D*\E  
 相位的设计请参考会话编辑器 t*Wxvoxk  
 Sc563_GRIN_Diffuser_1.seditor和优化文档Sc563_GRIN_Diffuser_2.dp。 4W+nSv  
 设计没有离散相位级的phase-only传输。 y)Lyo'`  
/h@rLJ)o>  
3.计算GRIN扩散器 *tT5Zt/&Sr  
 GRIN扩散器应该包含一个1mm厚度石英玻璃作为基板，和一个折射率调制的丙烯酸薄层。 Sq2yQSd  
 最大折射率调制为△n=+0.05。 N?Ss/by8Sg  
 最大层厚度如下： 7M9s}b%?  
Xg97[I8/  
4.计算折射率调制 ix}*whW=U  
}Z\+Qc<<  
从IFTA优化文档中显示优化的传输 "(?[$R  
o-t!z'\l
O  
 将传输相位转变为实部，通过函数Manipulation→Field Quantity Operations→Move→Phase to Real。 ?/s=E+  
;Y16I#?;Kh  
nzu 3BVv  
 生成正向函数，通过Manipulation→Amplitude/Real Part Manipulation→Lift Positive函数。 lc0ZfC  
s[@@INU  
P^*gk P  
 乘以最大调制折射率（0.05），通过Manipulation→Operation with Constant→Multiply Constant函数。 YCQ+9  
Bb/aeLv  
@i:_JOl  
 将数据转换成数据阵列：Manipulation→Create Numerical Data Array（参见下一张）。 i@d@~M7/  
|zL.PS  
FdJC@Y-#uA  
?)5M3lV3k  
 数据阵列可用于存储折射率调制。 /h%MWCZWm^  
 选择在下一个对话框中将实部转化为一个数据阵列图。 *'(dcy9  
 插值应该设置为Nearest Neighbor来得到一个像素化折射率调制。 LvS3c9|Aj  
K#{E87
G(  
5.X/Y采样介质 (.
3L'+F  
_'oy C(:}  
 GRIN扩散器层将由双界面元件模拟。 iJE|u  
 这个元件可以在平面层和任意折射率调制之间进行模拟。 [G|2m_  
 元件厚度对应于层厚度12.656μm。 h Tn^:%(  
 折射率调制由采样x/y调制介质模拟。 }fs;yPl,  
Dy^4^ J5+  
3/@'tLtN  
z95V 7E  
 基材丙烯酸的离散数据应该从miscellaneous材料目录中加载。 _mL9G5~r  
 折射率调制的数据阵列必须设置到介质中。 aa1XY&G"!  
 应该选择像素化折射率调制。 wGQ{  
cw<DM%p  
bvR*
sT#rg  
 优化的GRIN介质是周期性结构。 只优化和指定一个单周期。 V2]S{!p}k  
 介质必须切换到周期模式。周期是1.20764μm×1.20764μm。 @;,O V&XYn  
(A&@ <  
6.通过GRIN介质传播 x{*!"a>  
0QIocha  
|/lIasI  
T[q-$8U  
 通过折射率调制层传播的传播模型： MgMLfgt"V  
- 薄元近似 Pjb9FCA'  
- 分步光束传播方法。 a\m10Ih:  
 对于这个案例，薄元近似足够准确。 W{m0z+N[B  
 在传播面板上选择传播方法，并且编辑传播设置。 1I
^Sv  
 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）。 6l vx  
p go\(K0  
7.模拟结果 q%:Jmi>  
Ft.BfgJ$  
4+k:j=x  
8.结论 Z#MODf0H@  
Em"X5>;4  
 VirtualLab Fusion支持设计GRIN衍射光学元件和全息图。 IfXLnD^||  
 优化的GRIN元件可以生成任意的二维强度分布。 =OZ_\vO  
 可以模拟通过x/y平面上任意调制的介质中的光传播。