[技术]设计和分析GRIN扩散器（完整） [复制链接]

1.模拟任务 6c;
?`C  
CU} q&6h  
 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。 $! fz~  
 设计包括两个步骤： hx2!YNx !  
- 设计相位函数来生成一个角谱Top Hat分布。 U)T/.L{0i  
- 基于相位调制来计算对应的折射率调制。 7csl1|U  
 设计相位函数是基于案例DO.002。在开始设计一个梯度折射率扩散器之前，我们迫切地推荐您先阅读这个案例。 PLY-,Q&'  
:&\E\9  
& Q|f*T  
照明光束参数 E Ni%ge'":  
eO"\UDBV  
XO8 H]  
波长：632.8nm ~Krg8s!F&  
激光光束直径（1/e2）：700um iNaC ZC  
b(.o|d/P  
理想输出场参数 l[!C-Tq  
!W6    
f;qKrw  
直径：1° =*U%j  
分辨率：≤0.03° oM? C62g\  
效率：>70% O!@KM;  
杂散光：<20% rE' %MiIK  
E<fwl1<88  
_4x[}e7KF  
2.设计相位函数 'f$?/5@@  
njx\$,ruN  
!x!L&p  
SgQmYaa&  
 相位的设计请参考会话编辑器 II f >z_m  
 Sc563_GRIN_Diffuser_1.seditor和优化文档Sc563_GRIN_Diffuser_2.dp。 pCud` :o"  
 设计没有离散相位级的phase-only传输。 "}y3@ M^  
/F  
3.计算GRIN扩散器 pdXgr)Uv  
 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。 5{x[EXE'  
 最大折射率调制为△n=+0.05。 ;7hX0AK  
 最大层厚度如下： l{7Dv1[Ss  
L-oPb)  
4.计算折射率调制 nms<6kfzL  
e"&9G}.f  
从IFTA优化文档中显示优化的传输 5qAE9G!c  
kgI.kT(=  
 将传输相位转变为实部，通过函数Manipulation→Field Quantity Operations→Move→Phase to Real。 KE|u}M@v6  
dpOL1rrE  
ZkVvL4yIK  
 生成正向函数，通过Manipulation→Amplitude/Real Part Manipulation→Lift Positive函数。 MRY)m@*+6  
V,*0<7h  
:_[cT,3  
 乘以最大调制折射率（0.05），通过Manipulation→Operation with Constant→Multiply Constant函数。 $>*/']>  
^`PSlT3<F  
}5c'ui!3H  
 将数据转换成数据阵列：Manipulation→Create Numerical Data Array（参见下一张）。 vpr@  
8"I5v(TV  
R~mMGz  
RBp(dKxM$w  
 数据阵列可用于存储折射率调制。 *Uw#  
 选择在下一个对话框中将实部转化为一个数据阵列图。 jwE(]u  
 插值应该设置为Nearest Neighbor来得到一个像素化折射率调制。 Ph!NYi,  
%X-&yGY  
5.X/Y采样介质 E/Gs',Y  
."@a1_F|  
 GRIN扩散器层将由双界面元件模拟。 :|6D@  
 这个元件可以在平面层和任意折射率调制之间进行模拟。 tFP;CW!E  
 元件厚度对应于层厚度12.656μm。 \iTPJcb5  
 折射率调制由采样x/y调制介质模拟。 VBj;2~Xj4h  
Js2_&?}3f  
!z6/.>QJ~  
l\l]9Z6%  
 基材丙烯酸的离散数据应该从miscellaneous材料目录中加载。 PI<s5bns {  
 折射率调制的数据阵列必须设置到介质中。 VDI S`E  
 应该选择像素化折射率调制。 .Y Frb+6  
a\j\eMC  
JdNPfkOF  
 优化的GRIN介质是周期性结构。 只优化和指定一个单周期。 `  v
mk  
 介质必须切换到周期模式。周期是1.20764μm×1.20764μm。 #i#.tc  
KVe'2Q<  
6.通过GRIN介质传播 ra#)*fG,~  
3<Y;mA=hw  
lNnbd?D8  
u2Z^iY  
 通过折射率调制层传播的传播模型： [tw<TV"\  
- 薄元近似 n'(n4qH2#s  
- 分步光束传播方法。 'C4Ll2  
 对于这个案例，薄元近似足够准确。 #3ro?w  
 在传播面板上选择传播方法，并且编辑传播设置。 *[/Xhx"  
 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）。 ?fX8WRdh  
!(AFT!  
7.模拟结果 qk{UO <  
-2u+m  
K`Zb;R X  
8.结论 \}Kp=8@nE  
T%#P??k  
 VirtualLab Fusion支持设计GRIN衍射光学元件和全息图。 RloPP  
 优化的GRIN元件可以生成任意的二维强度分布。 AS-t][m#  
 可以模拟通过x/y平面上任意调制的介质中的光传播。