[技术]设计和分析GRIN扩散器（完整） [复制链接]

1.模拟任务 >q}Ns^ .'  
ut<0-  
 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。 YqJ `eLu  
 设计包括两个步骤： /M0A9ZT[  
- 设计相位函数来生成一个角谱Top Hat分布。 oPqWL9]  
- 基于相位调制来计算对应的折射率调制。 E`"<t:RzF  
 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。 ~36)3W[4  
6>fQe8Y  
,y>%m;jL  
照明光束参数 BA5b;+o-  
6t,_Xqg*  
xT]|78h$   
波长：632.8nm K5h2 ~  
激光光束直径（1/e2）：700um ]c Or$O*  
d,hKy2
 
理想输出场参数 ;$VQRXq  
L/YEW7M  
]]EOCGZ"  
直径：1° hxXl0egI  
分辨率：≤0.03° 2b[R^O}   
效率：>70% <{z*6FM!'  
杂散光：<20% vFz#A/1  
&e-MOM2&  
dr54D  
2.设计相位函数 y{?wxg9  
6]Vf`i  
q JdC5z\[  
=k{ n! e  
 相位的设计请参考会话编辑器 /qKO9M5A  
 Sc563_GRIN_Diffuser_1.seditor和优化文档Sc563_GRIN_Diffuser_2.dp。 (]Pr[xB  
 设计没有离散相位级的phase-only传输。 t&oNC6  
Z{MR#.I  
3.计算GRIN扩散器 Z [aKic  
 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。 IwTAM9n  
 最大折射率调制为△n=+0.05。 Wv4x^nJ  
 最大层厚度如下： 4U;Zs3  
'Avp16zg  
4.计算折射率调制 fH>I/%  
.$rt>u,8<  
从IFTA优化文档中显示优化的传输 ;P
A^.RB  
q#6K'
=AC  
 将传输相位转变为实部，通过函数Manipulation→Field Quantity Operations→Move→Phase to Real。 Y*KP1=Md  
@[s+5_9nk  

cD6T4  
 生成正向函数，通过Manipulation→Amplitude/Real Part Manipulation→Lift Positive函数。 G2,9$8qE  
*!wBn  
Hy*_4r  
 乘以最大调制折射率（0.05），通过Manipulation→Operation with Constant→Multiply Constant函数。 k>'c4ay290  
IHrG!owf  
TA~FP#.  
 将数据转换成数据阵列：Manipulation→Create Numerical Data Array（参见下一张）。 -Y{=bZS u  
$#HPwmd  
nXg:lCI-uu  
J/{!_M-  
 数据阵列可用于存储折射率调制。 l>J>?b=x"[  
 选择在下一个对话框中将实部转化为一个数据阵列图。 CZ~%qPwDw  
 插值应该设置为Nearest Neighbor来得到一个像素化折射率调制。 "UVqHW1%K  
[%1 87dz:D  
5.X/Y采样介质 6]mFw{6qn1  
({5`C dVi  
 GRIN扩散器层将由双界面元件模拟。 1c2zFBl.&  
 这个元件可以在平面层和任意折射率调制之间进行模拟。 Y~fa=
R{W  
 元件厚度对应于层厚度12.656μm。 H;=JqD8`  
 折射率调制由采样x/y调制介质模拟。 9[9 ZI1*s  
vz*'1ugaA  
&l<~Xd#  
z+=wql*Eo  
 基材丙烯酸的离散数据应该从miscellaneous材料目录中加载。 .Z2zv*  
 折射率调制的数据阵列必须设置到介质中。 Z7Gl^4zn  
 应该选择像素化折射率调制。 5RUhrE   
gWK NC  
~R$Ko(
N  
 优化的GRIN介质是周期性结构。 只优化和指定一个单周期。 ^]_5oFRIj  
 介质必须切换到周期模式。周期是1.20764μm×1.20764μm。 S*D Bzl  
Bm\OH#  
6.通过GRIN介质传播 kvoEnwBe_  
w%NT 0J  
`+c8
;p'q  
g3h:oQCS  
 通过折射率调制层传播的传播模型： N+V_[qr#  
- 薄元近似 yaw33/iN  
- 分步光束传播方法。 $&@etsW0/  
 对于这个案例，薄元近似足够准确。 )Z.M(P  
 在传播面板上选择传播方法，并且编辑传播设置。 YZHqy++x  
 场采样必须设置为手动模式并且采样距离为4.5μm（半像素尺寸）。 {T=rsPp<@  
x$WdW+glZ-  
7.模拟结果 aP}%&{iC*  
yClbM5,  
A:JWUx  
8.结论 mKh<M)Bz  
&#w~S~  
 VirtualLab Fusion支持设计GRIN衍射光学元件和全息图。 @XSx
oUF\  
 优化的GRIN元件可以生成任意的二维强度分布。 l}aJRG6U  
 可以模拟通过x/y平面上任意调制的介质中的光传播。