[技术]设计和分析GRIN扩散器（完整） [复制链接]

1.模拟任务 GJeG7xtJKl  
51jgx,-|$  
 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。 Dr3_MWJ+  
 设计包括两个步骤： s@F&N9oh  
- 设计相位函数来生成一个角谱Top Hat分布。 +OE!Uqnt  
- 基于相位调制来计算对应的折射率调制。 }/cReX,so  
 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。 =-h^j  
&lQ%;)
'  
XQ#K1Z  
照明光束参数 wFJf"@/vJ  
W[ l  
>JyS@j}  
波长：632.8nm 7D6`1&  
激光光束直径（1/e2）：700um vMTf^V  
5=pE*ETJ  
理想输出场参数 pU$k{^'UK  
4q}+8F`0F  
Jo5Bmh0  
直径：1° 0:$}~T9T  
分辨率：≤0.03° tT}b_r7h(1  
效率：>70% :os8"  
杂散光：<20% B9maz"lJ  
>JpBX+]5m  
;c!> =  
2.设计相位函数 bA^uzE  
a:BW*Hy{\  
|P >"a`  
OQ-) 4Uk}  
 相位的设计请参考会话编辑器 m$T5lKn}U?  
 Sc563_GRIN_Diffuser_1.seditor和优化文档Sc563_GRIN_Diffuser_2.dp。 2n<Mu Q]  
 设计没有离散相位级的phase-only传输。 1'~Xn 4 f  
#Rw!a#CX.  
3.计算GRIN扩散器 wQhNQ(H~\  
 GRIN扩散器应该包含一个1mm厚度石英玻璃作为基板，和一个折射率调制的丙烯酸薄层。 AV5={KK  
 最大折射率调制为△n=+0.05。 p='j/=  
 最大层厚度如下： -DI >O/  
}`uyOgGg*  
4.计算折射率调制 6"&cQ>$xh  
W$4$%r8  
从IFTA优化文档中显示优化的传输 J p
'^!  
yf&g
\ke  
 将传输相位转变为实部，通过函数Manipulation→Field Quantity Operations→Move→Phase to Real。 )DgXsT  
Ku(YTXtK  
`YNzcn0x  
 生成正向函数，通过Manipulation→Amplitude/Real Part Manipulation→Lift Positive函数。 2"IV  
vV,TT%J8D  
gv*b`cl  
 乘以最大调制折射率（0.05），通过Manipulation→Operation with Constant→Multiply Constant函数。 [LYO'-g^F#  
q$:1Xkl  
TM)INo^  
 将数据转换成数据阵列：Manipulation→Create Numerical Data Array（参见下一张）。 AO-5>r  
Fs/CW\  
? i{?Q,  
W A/dt2D|  
 数据阵列可用于存储折射率调制。 Hjm> I'9  
 选择在下一个对话框中将实部转化为一个数据阵列图。 ^ZwZz
e:2  
 插值应该设置为Nearest Neighbor来得到一个像素化折射率调制。 5YY5t^T  
sxNf"C=-.  
5.X/Y采样介质 Y2`sL,'h  
dyQ7@K.E  
 GRIN扩散器层将由双界面元件模拟。 jPWONz(#  
 这个元件可以在平面层和任意折射率调制之间进行模拟。 %3z[;&*3O  
 元件厚度对应于层厚度12.656μm。 DbMVbgz<e  
 折射率调制由采样x/y调制介质模拟。 z?byNd8  

JRl=j2z  
]A5F}wV4  
B/agW  
 基材丙烯酸的离散数据应该从miscellaneous材料目录中加载。 OSBR2Z;=  
 折射率调制的数据阵列必须设置到介质中。 f
n}E1w  
 应该选择像素化折射率调制。 |AYii-g  
;K<VT\
 
, $7-SN  
 优化的GRIN介质是周期性结构。 只优化和指定一个单周期。 XZE(& (s  
 介质必须切换到周期模式。周期是1.20764μm×1.20764μm。
)OI}IWDl  
7-744wV}Z  
6.通过GRIN介质传播 C[7!pd  
_^iY;&  
]IuZT  
f"Sp.'@  
 通过折射率调制层传播的传播模型： @Jd&[T27Lr  
- 薄元近似 &[G)YD  
- 分步光束传播方法。 *zdD4I=  
 对于这个案例，薄元近似足够准确。 u?,>yf.;s  
 在传播面板上选择传播方法，并且编辑传播设置。 <cTX;&0=  
 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）。 <"3q5ic/Z  
?_eLrz4>L^  
7.模拟结果 RY;V@\pRY+  
<B6md i'R  
;[y( 14g  
8.结论 rJiF2W  
PQaTS*0SXJ  
 VirtualLab Fusion支持设计GRIN衍射光学元件和全息图。 7y Cf3  
 优化的GRIN元件可以生成任意的二维强度分布。
A/y|pg5  
 可以模拟通过x/y平面上任意调制的介质中的光传播。