[技术]设计和分析GRIN扩散器（完整） [复制链接]

1.模拟任务 ]+':=&+:  
=tH+e7it  
 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qUdj[Bj  
 设计包括两个步骤： im+2)9f  
- 设计相位函数来生成一个角谱Top Hat分布。 MZw%s(lv  
- 基于相位调制来计算对应的折射率调制。 {7eKv+30  
 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。 J5Fg]O*  
DcbL$9UI  
G-3.-  
照明光束参数 !n
j%n  
dY\"'LtF  
(4{49b  
波长：632.8nm d=qpTb;(  
激光光束直径（1/e2）：700um RC (v#G  
hCT%1R}rKr  
理想输出场参数 u."fJ2}l0X  
kM3BP& 3m1  
4Ro(r sO  
直径：1° R[&lk~a{=  
分辨率：≤0.03° 45MK|4\Y_  
效率：>70% r$v?[x>+K  
杂散光：<20% Lf0Hz")  
1wc -v@E  
:GK{JP  
2.设计相位函数 DhZtiqL#_  
4E |6l  
Xp} vJl   
Xb^\{s?b  
 相位的设计请参考会话编辑器 f6L_uk`{  
 Sc563_GRIN_Diffuser_1.seditor和优化文档Sc563_GRIN_Diffuser_2.dp。 RaU.yCYyu  
 设计没有离散相位级的phase-only传输。 8nnkv,wa  
m]-8?B1`Y  
3.计算GRIN扩散器 Yn<0D|S;X  
 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。 {my=Li<_H  
 最大折射率调制为△n=+0.05。 Bd NuhV`0  
 最大层厚度如下： l(]\[}.5  
b(Z%#*e  
4.计算折射率调制 =(n'#mV  
zt,-O7I'1  
从IFTA优化文档中显示优化的传输 .@6]_h;  
MW`a>'0t?  
 将传输相位转变为实部，通过函数Manipulation→Field Quantity Operations→Move→Phase to Real。 }qD.Ek  
]R4)FH|><  
Yip9K[  
 生成正向函数，通过Manipulation→Amplitude/Real Part Manipulation→Lift Positive函数。 Q?a"uei[  
#h3+T*5} 6  
d(@A  
 乘以最大调制折射率（0.05），通过Manipulation→Operation with Constant→Multiply Constant函数。 b(SV_.4,'  
D@^F6am%  
Pm1 " 0  
 将数据转换成数据阵列：Manipulation→Create Numerical Data Array（参见下一张）。 /M3D[aR<d  
GwW#Ww;Oc  
Z@[,"{Sn  
jVA~]a  
 数据阵列可用于存储折射率调制。
Y;&#Ur8q  
 选择在下一个对话框中将实部转化为一个数据阵列图。 5pok%g  
 插值应该设置为Nearest Neighbor来得到一个像素化折射率调制。 Vd?v"2S(9  
/B!m|)h5~  
5.X/Y采样介质 oX}n"5o:  
=wj~6:Bf  
 GRIN扩散器层将由双界面元件模拟。 NdNfai  
 这个元件可以在平面层和任意折射率调制之间进行模拟。 s{k\1P(G}  
 元件厚度对应于层厚度12.656μm。 k_a'a)`$6  
 折射率调制由采样x/y调制介质模拟。 wi9|  
'QS"4EvdD  
? w?k-v  
t3GK{X  
 基材丙烯酸的离散数据应该从miscellaneous材料目录中加载。 Pu^~]^W)  
 折射率调制的数据阵列必须设置到介质中。 *(`.h\+  
 应该选择像素化折射率调制。 iCK$ o_`?  
>o} ati  
A$F;fCV*  
 优化的GRIN介质是周期性结构。 只优化和指定一个单周期。 ;:|KfXiC8  
 介质必须切换到周期模式。周期是1.20764μm×1.20764μm。 2Y4&Sba^Y  
z}8YrVr@  
6.通过GRIN介质传播 "B}08C,?  
GiZ'IDV  
YxtkI:C?
  
}}1/Ede{5  
 通过折射率调制层传播的传播模型： ->hxHr`!%a  
- 薄元近似 Cv~hU%1T  
- 分步光束传播方法。 ;iORfUjxrq  
 对于这个案例，薄元近似足够准确。 vs@:L)GW\  
 在传播面板上选择传播方法，并且编辑传播设置。 s4$m<"~  
 场采样必须设置为手动模式并且采样距离为4.5μm（半像素尺寸）。 :'dc=C  
M([H\^\:  
7.模拟结果 I.u,f:Fl'  
0tqR wKL  
Z]S0AB.Z@  
8.结论 _cw^5  
%~5Q^3$O  
 VirtualLab Fusion支持设计GRIN衍射光学元件和全息图。 `fkrik  
 优化的GRIN元件可以生成任意的二维强度分布。 #P-HV  
 可以模拟通过x/y平面上任意调制的介质中的光传播。