[技术]设计和分析GRIN扩散器（完整） [复制链接]

1.模拟任务 fpf]qQ W~7  
"@G[:(BoB<  
 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。 Y<T0yl?  
 设计包括两个步骤： IW\^-LI.  
- 设计相位函数来生成一个角谱Top Hat分布。 8eB,$;i  
- 基于相位调制来计算对应的折射率调制。 SJiQg-+<Uf  
 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。 sC3Vj(d!i  
.z#eYn%d  
v2x+_K}J  
照明光束参数 \TP$2i%W  
gv67+Mf  
{"]!zL  
波长：632.8nm 38w^="-T  
激光光束直径（1/e2）：700um yY#h1  
tX^6R  
理想输出场参数 =;Q/bD->  
og";mC  
6_`Bo%  
直径：1° 'Ix@<$~i3F  
分辨率：≤0.03° G
N_L"|#)=  
效率：>70% yr%[IX]R  
杂散光：<20% &2W"4SE]6  
YrL(4Nt8  
fw&*;az  
2.设计相位函数 Zn9u&!T&  
*}]#E$  
\c\~k0u  
qm=U<'b^  
 相位的设计请参考会话编辑器 }
.g5z
y  
 Sc563_GRIN_Diffuser_1.seditor和优化文档Sc563_GRIN_Diffuser_2.dp。 5t%8y!s  
 设计没有离散相位级的phase-only传输。 Ck/44Wfej  
xKu#OH  
3.计算GRIN扩散器 c'Z=uL<Rm  
 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。 cX9o'e:C  
 最大折射率调制为△n=+0.05。 3k'Bje?9~  
 最大层厚度如下： y[b8rv  
I(M/X/  
4.计算折射率调制 >az~0PeEL  
.2%t3ul[  
从IFTA优化文档中显示优化的传输 RG'iWA,9m`  
[!)
HWgx  
 将传输相位转变为实部，通过函数Manipulation→Field Quantity Operations→Move→Phase to Real。 L-(bw3Yr>  
xN*k&!1&  
!yv>e7g^  
 生成正向函数，通过Manipulation→Amplitude/Real Part Manipulation→Lift Positive函数。 XR..DVab  
(xG%H:6,  
P^OmJ;""D  
 乘以最大调制折射率（0.05），通过Manipulation→Operation with Constant→Multiply Constant函数。 WK$\#>T  
+c%jOl  
+6uf6&.@~  
 将数据转换成数据阵列：Manipulation→Create Numerical Data Array（参见下一张）。 #e@NV4q  
1Le8W)J  
mo^E8t.  
AE:(:U\  
 数据阵列可用于存储折射率调制。 Ue \A ,  
 选择在下一个对话框中将实部转化为一个数据阵列图。 <eXGtD  
 插值应该设置为Nearest Neighbor来得到一个像素化折射率调制。 dU3A:uS^  
ymm]+v5S.]  
5.X/Y采样介质 jSpj6:@B  
kn}^oRT  
 GRIN扩散器层将由双界面元件模拟。 %%K3J<5  
 这个元件可以在平面层和任意折射率调制之间进行模拟。 DinZZ  
 元件厚度对应于层厚度12.656μm。 *IOrv)
 
 折射率调制由采样x/y调制介质模拟。 *+*W# de.  
?1L<VL=b  
81EEYf  
g?80>-!bF  
 基材丙烯酸的离散数据应该从miscellaneous材料目录中加载。 
Gy\]j  
 折射率调制的数据阵列必须设置到介质中。 e
.vt"eRB  
 应该选择像素化折射率调制。 poAJl;T  
`<g]p-=":  
Q
qQhQGV  
 优化的GRIN介质是周期性结构。 只优化和指定一个单周期。 no8\Oees  
 介质必须切换到周期模式。周期是1.20764μm×1.20764μm。 oJD]h/fQs  
m]V#fRC  
6.通过GRIN介质传播 ueJ^Q,-t  
:h(RS;  
vu)EB!%[  
w4P;Z-Cd  
 通过折射率调制层传播的传播模型： pyV`O[  
- 薄元近似 ^B1Ft5F`b  
- 分步光束传播方法。 \i+AMduAo  
 对于这个案例，薄元近似足够准确。 c1E{J<pZ  
 在传播面板上选择传播方法，并且编辑传播设置。 Ub\^3f  
 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）。 hV~M!vFxA  
nl}LT/N  
7.模拟结果 JOG-i  
LBq
2({="  
@Y`Z3LiR$  
8.结论 0UJ6>Rj  
VHPqEaR  
 VirtualLab Fusion支持设计GRIN衍射光学元件和全息图。 8Ygf@*9L4  
 优化的GRIN元件可以生成任意的二维强度分布。 %T$>E7]!  
 可以模拟通过x/y平面上任意调制的介质中的光传播。