[技术]设计和分析GRIN扩散器（完整） [复制链接]

1.模拟任务 !O<)\)|g  
~{jcH  
 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。 "thdPZ  
 设计包括两个步骤：
]"?)Z  
- 设计相位函数来生成一个角谱Top Hat分布。 oM>Z;QVRC:  
- 基于相位调制来计算对应的折射率调制。 sG F aL  
 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。 hpD!2 K3>  
.=s&EEF  
~XOTs  
照明光束参数 9po3m]|zy  
TA4!$7b$  
lE4HM$p
 
波长：632.8nm LGw$v[wb  
激光光束直径（1/e2）：700um 
Zg{KFM%  
tM'P m  
理想输出场参数 $xPaYf  
}khV'6"'|  
?gt l)q  
直径：1° xD~5UER  
分辨率：≤0.03° }E50>g  
效率：>70% @eKec1<  
杂散光：<20% -C(crn  
rE.;g^4p  
8|l\EVV6  
2.设计相位函数 paCV!tP  
P*3BB>FO   
3 :<WY&9  
',JinE95  
 相位的设计请参考会话编辑器 rrik,qyv6  
 Sc563_GRIN_Diffuser_1.seditor和优化文档Sc563_GRIN_Diffuser_2.dp。 pL/DZ|S3  
 设计没有离散相位级的phase-only传输。 i#vYyVr[  
>I-RGW'A  
3.计算GRIN扩散器 w"Gm;B4  
 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。 VJ]JjB j  
 最大折射率调制为△n=+0.05。 Y[}>CYO  
 最大层厚度如下： 3u*4o=4e  
F%@aB<Nu  
4.计算折射率调制 /<|%yE&KhJ  
P2#XKG  
从IFTA优化文档中显示优化的传输 i@"@9n~  
1mOh{:1u  
 将传输相位转变为实部，通过函数Manipulation→Field Quantity Operations→Move→Phase to Real。 7QiIiWqIWC  
vqDu(6!2  
\fz<.l]  
 生成正向函数，通过Manipulation→Amplitude/Real Part Manipulation→Lift Positive函数。 @#T|Y&  
s(/;U2"e  
jaII r06  
 乘以最大调制折射率（0.05），通过Manipulation→Operation with Constant→Multiply Constant函数。 PNgY>=Y  
6xTuNE1  
5YE'L.  
 将数据转换成数据阵列：Manipulation→Create Numerical Data Array（参见下一张）。 -#u=\
8  
r1 !@hT  
e>+i>/Fn{h  
`ZYoA t]C~  
 数据阵列可用于存储折射率调制。 7)`nD<j5  
 选择在下一个对话框中将实部转化为一个数据阵列图。 Y']\Jq{OS  
 插值应该设置为Nearest Neighbor来得到一个像素化折射率调制。 h-q3U%R4}@  
*
\+\5pu0  
5.X/Y采样介质 Yvw(tj5_5  
[%y';`( x  
 GRIN扩散器层将由双界面元件模拟。 !Xf5e*1IS  
 这个元件可以在平面层和任意折射率调制之间进行模拟。 .sh
a&  
 元件厚度对应于层厚度12.656μm。 KX,S  
 折射率调制由采样x/y调制介质模拟。 *2pt%eav  
=_JjmTy;a  
?+@n3]`0  
B+P(M!m3  
 基材丙烯酸的离散数据应该从miscellaneous材料目录中加载。 } gyj0  
 折射率调制的数据阵列必须设置到介质中。 <wN}X#M  
 应该选择像素化折射率调制。 AYqX
|  
@vC4[:"pD}  
FH?U(-  
 优化的GRIN介质是周期性结构。 只优化和指定一个单周期。 +"\sc;6m.  
 介质必须切换到周期模式。周期是1.20764μm×1.20764μm。 nv*FT  
BKCA<  
6.通过GRIN介质传播 36}?dRw#p  
4Tb #fH%  
)B"jF>9)[  
oK6tTK  
 通过折射率调制层传播的传播模型： eenH0Ovv  
- 薄元近似 |mxDjgq  
- 分步光束传播方法。 aL+ o /  
 对于这个案例，薄元近似足够准确。 44ek IV+?  
 在传播面板上选择传播方法，并且编辑传播设置。 ?PuBa`zDE  
 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）。 > kGGR  
F~R;n_IJ  
7.模拟结果 q6McGHT  
eBZXI)pPh  
R1adWBD>  
8.结论 Q|S.R1L^  
B3pCy~*5  
 VirtualLab Fusion支持设计GRIN衍射光学元件和全息图。 ZQ4p(6a  
 优化的GRIN元件可以生成任意的二维强度分布。 Z3"%`*Tmq-  
 可以模拟通过x/y平面上任意调制的介质中的光传播。