[技术]设计和分析GRIN扩散器（完整） [复制链接]

1.模拟任务  wC}anq>>  
;S7MP`o@  
 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。 x3
2hO;  
 设计包括两个步骤： 5.q2<a :  
- 设计相位函数来生成一个角谱Top Hat分布。 ^"(CZvq  
- 基于相位调制来计算对应的折射率调制。 a{GPAzO+  
 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。 `gDpb.=Y  
[h {zT)[  
7b_t%G"  
照明光束参数 .-awl1 W  
(1^AzE%U+Z  
RpOGY{[)[  
波长：632.8nm P\pHos  
激光光束直径（1/e2）：700um +? E~F  
Y[R veF  
理想输出场参数 wa\Yc,R  
<v>^#/.
0  
'=Nb`n3%  
直径：1° RXxi7^ U  
分辨率：≤0.03° >7V96jL$Y  
效率：>70% TwH%P2)x  
杂散光：<20% - 0R5g3^*/  

 _zvCc%  
o^&u?F9  
2.设计相位函数 MHeUh[%(  
($pNOGH  
O2g9<H  
PV$)k>H-  
 相位的设计请参考会话编辑器 zkt`7Pg;J  
 Sc563_GRIN_Diffuser_1.seditor和优化文档Sc563_GRIN_Diffuser_2.dp。 Kkcb'a
DR  
 设计没有离散相位级的phase-only传输。 ?<)4
_  
EmNJ_xY  
3.计算GRIN扩散器 (H5nz':  
 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。 e=Ko4Ao2y  
 最大折射率调制为△n=+0.05。 R
/ix,GC  
 最大层厚度如下： kw{dvE\K  
~"|MwR!0  
4.计算折射率调制 6 <XQ'tM]N  
M15Ce)oB1(  
从IFTA优化文档中显示优化的传输 )O\w'|$G  
"jV:L  
 将传输相位转变为实部，通过函数Manipulation→Field Quantity Operations→Move→Phase to Real。 7^)8DwAl  
SQ'\Kd=  
|>|f?^  
 生成正向函数，通过Manipulation→Amplitude/Real Part Manipulation→Lift Positive函数。 QOiPDu=8z  
{*mf Is  
(KxI*  
 乘以最大调制折射率（0.05），通过Manipulation→Operation with Constant→Multiply Constant函数。 PkX4 !  
]8@s+N  
VaP9&tWXj  
 将数据转换成数据阵列：Manipulation→Create Numerical Data Array（参见下一张）。 epN>;e z  
S!WG|75B  
>x?x3#SX  
,+2!&"zD  
 数据阵列可用于存储折射率调制。 idsBw!DB  
 选择在下一个对话框中将实部转化为一个数据阵列图。 Znr6,[U+q
 
 插值应该设置为Nearest Neighbor来得到一个像素化折射率调制。 tV?-  
Nm$Ba.Rg  
5.X/Y采样介质 5"sd  
#zmt x0  
 GRIN扩散器层将由双界面元件模拟。 GmhfBW?  
 这个元件可以在平面层和任意折射率调制之间进行模拟。 Y"H'BT!b}  
 元件厚度对应于层厚度12.656μm。 =&T%Jm}  
 折射率调制由采样x/y调制介质模拟。 n(RQre  
3JYhF)G  
CWBlDz  
\-Vja{J]  
 基材丙烯酸的离散数据应该从miscellaneous材料目录中加载。 M( w'TE@  
 折射率调制的数据阵列必须设置到介质中。 5 w-Pq&q  
 应该选择像素化折射率调制。 ^?M# |>  
(aC~0 #4  
B]2m(0Y>>v  
 优化的GRIN介质是周期性结构。 只优化和指定一个单周期。 <+y%k~("  
 介质必须切换到周期模式。周期是1.20764μm×1.20764μm。 ycq+C8J+Ep  
!$u:_8  
6.通过GRIN介质传播 0oK_uY 4g  
E)3Ah!  
=kzuU1s  
kB` @M>[  
 通过折射率调制层传播的传播模型： ~=GwNo_  
- 薄元近似 
[KQ#b  
- 分步光束传播方法。 +Y?)?  
 对于这个案例，薄元近似足够准确。 2dsXG$-W2  
 在传播面板上选择传播方法，并且编辑传播设置。 KvjsibI/Y  
 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）。 gV}c4>v(  
FEH+ PKSc  
7.模拟结果 (H^)wDb  
E"%dO  
8n/8uRIR  
8.结论 vpq"mpfkh  
j>8S,b=%  
 VirtualLab Fusion支持设计GRIN衍射光学元件和全息图。 .oS[ DTn5S  
 优化的GRIN元件可以生成任意的二维强度分布。 ?;]Xc~  
 可以模拟通过x/y平面上任意调制的介质中的光传播。