[技术]设计和分析GRIN扩散器（完整） [复制链接]

1.模拟任务 \3vQXt\dM$  
Y%}&eN$r  
 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。 9Qyc!s`  
 设计包括两个步骤： ET[5`z  
- 设计相位函数来生成一个角谱Top Hat分布。 60{G 4b)  
- 基于相位调制来计算对应的折射率调制。 C6ql,hR^h`  
 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。 J{/hc} $  
3[#^$_96b  
tMLiG4 |7  
照明光束参数 _JC*4  
.#y#u={{l  
x& _Y( bHA  
波长：632.8nm sm##owI  
激光光束直径（1/e2）：700um %@QxU-k_  
:{<|,3oNdR  
理想输出场参数 .BxI~d^  
#8jiz+1 _  
i,^-9  
直径：1° zd$'8/Cq  
分辨率：≤0.03° J@_M%eN  
效率：>70% :%sG'_d  
杂散光：<20% g?v/u:v>W  
`n,RC2yo  
]Mq-67  
2.设计相位函数 2Ys=/mh  
39^+;Mev  
{]Mw
uqn  
n\9IRuYO  
 相位的设计请参考会话编辑器 /'oo;e  
 Sc563_GRIN_Diffuser_1.seditor和优化文档Sc563_GRIN_Diffuser_2.dp。 T6y~iNd<  
 设计没有离散相位级的phase-only传输。 a[;
L+  
xS,F DPA  
3.计算GRIN扩散器 |HAbZd
7PG  
 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。 0SD'&   
 最大折射率调制为△n=+0.05。 jR\pYRK  
 最大层厚度如下： b!t[PShw^  
e!Z}aOeE  
4.计算折射率调制 ")ys!V9  
)h ,v(Rxa  
从IFTA优化文档中显示优化的传输 6b*xhu\  
&fRz6Hd  
 将传输相位转变为实部，通过函数Manipulation→Field Quantity Operations→Move→Phase to Real。 z81dm  
 Xcfd]29  
FVNTE+LW  
 生成正向函数，通过Manipulation→Amplitude/Real Part Manipulation→Lift Positive函数。 ebEI%8p g  
'Rnzu0<lF  
= 1veO0  
 乘以最大调制折射率（0.05），通过Manipulation→Operation with Constant→Multiply Constant函数。 +Zi+ /9Z(H  
m|JA}&A  
_an0G?7  
 将数据转换成数据阵列：Manipulation→Create Numerical Data Array（参见下一张）。 8(ZQM01;  
h@JX?LzZS  
-[N9"Z,  
(k+*0.T&?  
 数据阵列可用于存储折射率调制。 FzOWM7+\  
 选择在下一个对话框中将实部转化为一个数据阵列图。 {zd[8TJ~xa  
 插值应该设置为Nearest Neighbor来得到一个像素化折射率调制。 ,e|"p[z~T  
=LY`K#  
5.X/Y采样介质 o]V.6Ge-  
oFp1QrI3k8  
 GRIN扩散器层将由双界面元件模拟。 X}G$ON  
 这个元件可以在平面层和任意折射率调制之间进行模拟。 $S>bcsAy  
 元件厚度对应于层厚度12.656μm。 ]Ndy12,M  
 折射率调制由采样x/y调制介质模拟。 D,*|:i  
.~ uKr^%  
D]>Z5nr |  
;d>n2  
 基材丙烯酸的离散数据应该从miscellaneous材料目录中加载。 ,^n&Q'p3  
 折射率调制的数据阵列必须设置到介质中。 @gqZiFM)  
 应该选择像素化折射率调制。 k|>yFc  
qh W]Wd"g  
vr"Pr4z4i  
 优化的GRIN介质是周期性结构。 只优化和指定一个单周期。 W'Ew!]Q3  
 介质必须切换到周期模式。周期是1.20764μm×1.20764μm。 Y(aUB$"  
BT}l"  
6.通过GRIN介质传播 #oiU|>3Y  
6jm?d"9  
Y>C05?>  
QSzht$8  
 通过折射率调制层传播的传播模型： h$sOJs~6h  
- 薄元近似 2oc18#iG(  
- 分步光束传播方法。 )sQ/$gJ  
 对于这个案例，薄元近似足够准确。 =!DX,S7  
 在传播面板上选择传播方法，并且编辑传播设置。  mVS^HQ:  
 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）。 I%:?f{\  
zC:Pg4=w]  
7.模拟结果 |_g7k2oLY  
r"K!
]Vw  
;:oXe*d  
8.结论 G2y1S/  
kWa5=BW2f  
 VirtualLab Fusion支持设计GRIN衍射光学元件和全息图。 f tl$P[T  
 优化的GRIN元件可以生成任意的二维强度分布。 pdFO!A_t  
 可以模拟通过x/y平面上任意调制的介质中的光传播。