[技术]设计和分析GRIN扩散器（完整） [复制链接]

1.模拟任务 6u^MfOc  
ek6PMZF:'  
 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。 sp*_;h3'  
 设计包括两个步骤： 3]Rb2$p[=  
- 设计相位函数来生成一个角谱Top Hat分布。 'ms&ty*T  
- 基于相位调制来计算对应的折射率调制。 d7Lna^  
 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。 T^YdAQeE  
$rFLhp}  
@#[<5ld  
照明光束参数 L2:v#c()#)  
3n-~+2l  
tM3eB= .*  
波长：632.8nm N3 qtq9{  
激光光束直径（1/e2）：700um Yg@k+  
xu[6h?u(h8  
理想输出场参数 4kZX$ct}  
mk#xbvvG  
k@r%>Ul@  
直径：1° ?h)Z ;,}  
分辨率：≤0.03° I_66q7U"0  
效率：>70% luD.3&0n  
杂散光：<20% #=r:;,,  
%:rct  
x#z}A&  
2.设计相位函数 j?sq i9#  
}& ;49k  
YSi[s*.G  
<RzGxhT  
 相位的设计请参考会话编辑器 r}ZL{uWMW  
 Sc563_GRIN_Diffuser_1.seditor和优化文档Sc563_GRIN_Diffuser_2.dp。 --*Jv"/0  
 设计没有离散相位级的phase-only传输。 E
shc"U  
It.G-(  
3.计算GRIN扩散器 \]pRu"  
 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。 =@w,D.5h  
 最大折射率调制为△n=+0.05。 }S84^2
J_  
 最大层厚度如下： aq/'2U 7  
0c*y~hUVZ  
4.计算折射率调制 $|~YXH~O  
Q; DN*  
从IFTA优化文档中显示优化的传输 5&V0(LT]C  
3D<s
#  
 将传输相位转变为实部，通过函数Manipulation→Field Quantity Operations→Move→Phase to Real。 Uz(Sv:G  
_ZUtQ49  
Qu4Bd|`(k  
 生成正向函数，通过Manipulation→Amplitude/Real Part Manipulation→Lift Positive函数。 ~RdJP'YF-  
!Cse,6/Z  
:= OdjfhY  
 乘以最大调制折射率（0.05），通过Manipulation→Operation with Constant→Multiply Constant函数。 I75>$"$<  
HPM ggRs  
w7d(|`  
 将数据转换成数据阵列：Manipulation→Create Numerical Data Array（参见下一张）。 (6##\}L&9  
q)S70M_1  
#gjhs"$
~  
('yBIb\ue  
 数据阵列可用于存储折射率调制。 78'HE(*  
 选择在下一个对话框中将实部转化为一个数据阵列图。 3|1ug92  
 插值应该设置为Nearest Neighbor来得到一个像素化折射率调制。 9I3vW]0x[  
GF(<!PC  
5.X/Y采样介质 :oRR1k  
'n1-?T)  
 GRIN扩散器层将由双界面元件模拟。 'F3cvpc`  
 这个元件可以在平面层和任意折射率调制之间进行模拟。 Zx&gr|)}  
 元件厚度对应于层厚度12.656μm。 AUCk]  
 折射率调制由采样x/y调制介质模拟。 [,;h1m ~iX  
r3.A!*!  
xw2dEvjgp%  
9='a9\((mH  
 基材丙烯酸的离散数据应该从miscellaneous材料目录中加载。 ~loJYq'y  
 折射率调制的数据阵列必须设置到介质中。 ~fL:pVp  
 应该选择像素化折射率调制。 Mf [v7\  
_ U/[n\oC  

/W4F(3oM  
 优化的GRIN介质是周期性结构。 只优化和指定一个单周期。 pv/LTv  
 介质必须切换到周期模式。周期是1.20764μm×1.20764μm。 X~ca8!Dq  
<G d?,}\  
6.通过GRIN介质传播 Ln~Z_!  
G's
>0  
!nX}\lw  
\1k(4MWd  
 通过折射率调制层传播的传播模型： ;%u'w;sgq  
- 薄元近似 fb8"hO]s  
- 分步光束传播方法。 j+B+>r^  
 对于这个案例，薄元近似足够准确。 WJCh{Xn%*  
 在传播面板上选择传播方法，并且编辑传播设置。 >GRL5Iow  
 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）。 (?luV#{5  
p72:oX\QI  
7.模拟结果 G-5wv  
Ps<6kQ(  
L`$m<9w'  
8.结论 ] T`6Hz!  
Iud]*5W  
 VirtualLab Fusion支持设计GRIN衍射光学元件和全息图。 s06tCwPp  
 优化的GRIN元件可以生成任意的二维强度分布。 M6$9-  
 可以模拟通过x/y平面上任意调制的介质中的光传播。