[技术]设计和分析GRIN扩散器（完整） [复制链接]

1.模拟任务 j SHk{T!J  
Z/G ev"p  
 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。 >R|/M`<ph  
 设计包括两个步骤：  hz{`h  
- 设计相位函数来生成一个角谱Top Hat分布。  52Yq  
- 基于相位调制来计算对应的折射率调制。 {5A2&  
 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。 x!hh"x  
I"xo*}  
S};#+ufgTt  
照明光束参数 q~rEq%tk  
6 [k\@&V-  
D,FHZDt  
波长：632.8nm *$#W]bO  
激光光束直径（1/e2）：700um sZ'nYo  
a a<8,;  
理想输出场参数 _qU4Fadgm  
wDw[RW3  
m.hkbet/R  
直径：1° sXqz+z$*  
分辨率：≤0.03° FOb0uj=(v  
效率：>70% 6=kEyJT'  
杂散光：<20% QemyCCP+  
9q)Kfz  
SQ@y;|(  
2.设计相位函数 Cwr~HY  
4"GR] X  
A4Rug\p]  
!H#bJTXB  
 相位的设计请参考会话编辑器 yZAS#ko}}  
 Sc563_GRIN_Diffuser_1.seditor和优化文档Sc563_GRIN_Diffuser_2.dp。 PYQ;``~x  
 设计没有离散相位级的phase-only传输。 T=<@]$?  
K)6rY(x >  
3.计算GRIN扩散器 8."]//V  
 GRIN扩散器应该包含一个1mm厚度石英玻璃作为基板，和一个折射率调制的丙烯酸薄层。 Y=%tn8<  
 最大折射率调制为△n=+0.05。 ih)zG  
 最大层厚度如下： [<7@{;r  
z__EYh  
4.计算折射率调制 N%kt3vmQ_  
; a/X<  
从IFTA优化文档中显示优化的传输 w2Us!<x  
:1^LsLr5  
 将传输相位转变为实部，通过函数Manipulation→Field Quantity Operations→Move→Phase to Real。 5
]~'_V  
uyO/55;HO  
B{/R: Hm  
 生成正向函数，通过Manipulation→Amplitude/Real Part Manipulation→Lift Positive函数。 GC<l#3+  
i1UiNJh86  
!NIhx109q  
 乘以最大调制折射率（0.05），通过Manipulation→Operation with Constant→Multiply Constant函数。 f< ia(
d  
I?]ohG K  
*lYVY)L  
 将数据转换成数据阵列：Manipulation→Create Numerical Data Array（参见下一张）。 ZLc -RM  
V08?-Iz$  
~Uj=^leYO  
'g6\CZw(#  
 数据阵列可用于存储折射率调制。 \4&
fxe  
 选择在下一个对话框中将实部转化为一个数据阵列图。 kh!FR u h  
 插值应该设置为Nearest Neighbor来得到一个像素化折射率调制。 }bs+-K  
[I0:=yJ+  
5.X/Y采样介质 O $LfuL  
>l]Xz*HE  
 GRIN扩散器层将由双界面元件模拟。 Sw:7pByjI  
 这个元件可以在平面层和任意折射率调制之间进行模拟。 PZ2;v<  
 元件厚度对应于层厚度12.656μm。 UXeN
8  
 折射率调制由采样x/y调制介质模拟。 6rh5h:  
k\wW##=v  
WeJl4wF  
T m,b
,hi$  
 基材丙烯酸的离散数据应该从miscellaneous材料目录中加载。 @>u]4Jn  
 折射率调制的数据阵列必须设置到介质中。 ?iPC*  
 应该选择像素化折射率调制。 =w;F<M|Y  
k;2GEa]w  
vmi+_]  
 优化的GRIN介质是周期性结构。 只优化和指定一个单周期。 X]'{(?Ch  
 介质必须切换到周期模式。周期是1.20764μm×1.20764μm。 lun#^J  

_?<|{O  
6.通过GRIN介质传播 VAWF3  
pN!}UqfI-  
>5_2_Y$"  
~F7-HaQJ  
 通过折射率调制层传播的传播模型： XO`
0>^g  
- 薄元近似 hwu]Er.g
n  
- 分步光束传播方法。 3Iua*#<m,  
 对于这个案例，薄元近似足够准确。 d^Inb!%w  
 在传播面板上选择传播方法，并且编辑传播设置。 C^3 <={  
 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）。 4h~iPn'Wl  
rEv@YD   
7.模拟结果 x%}^hiO<q  
E4xj?m^(y=  
.|hf\1_J  
8.结论 
Hv!U|L  
vo`2\R.  
 VirtualLab Fusion支持设计GRIN衍射光学元件和全息图。 >,TUZ  
 优化的GRIN元件可以生成任意的二维强度分布。 j`oy`78O  
 可以模拟通过x/y平面上任意调制的介质中的光传播。