[技术]设计和分析GRIN扩散器（完整） [复制链接]

1.模拟任务 apMYBbC  
- dOT/%Ux  
 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。 GY",AL8f  
 设计包括两个步骤： RYV6hp)|  
- 设计相位函数来生成一个角谱Top Hat分布。 8x9kF]=  
- 基于相位调制来计算对应的折射率调制。 0%qUTGj  
 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。 |O)deiJRy  
{4QOUqAu  
_$'Mx'IC=  
照明光束参数 {''|iwLr  
epR~Rlw>2  
B@;)$1-UT  
波长：632.8nm %)/f; T6  
激光光束直径（1/e2）：700um gZjO
lp  
[[e|GQ  
理想输出场参数 g&Z7h4!\  
&1p8#i  
F3Y>hs):7  
直径：1° L, {rMLM%  
分辨率：≤0.03° P*PL6UQ  
效率：>70% IPO[J^#Me  
杂散光：<20% B\_u${C  
30_un  

VM]IL%AN  
2.设计相位函数 ` (D4gPW  
&#@>(u:.  
|)qK g  
-L9R&r#_e  
 相位的设计请参考会话编辑器 QWHy=(!  
 Sc563_GRIN_Diffuser_1.seditor和优化文档Sc563_GRIN_Diffuser_2.dp。 q.MVF]
 
 设计没有离散相位级的phase-only传输。 u7"Ve
Tz  
>Mn>P!  
3.计算GRIN扩散器 HJ qQlEq  
 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。 z@~&Kwf\}  
 最大折射率调制为△n=+0.05。 v1r_Z($  
 最大层厚度如下： kz0=GKic  
JblmXqtC  
4.计算折射率调制 "PyWo  
]1?=jlUl  
从IFTA优化文档中显示优化的传输 |:9Ir^  
*w/WHQ`xI  
 将传输相位转变为实部，通过函数Manipulation→Field Quantity Operations→Move→Phase to Real。 p08kZ  
^5]uBOv  
0[lsoYUq  
 生成正向函数，通过Manipulation→Amplitude/Real Part Manipulation→Lift Positive函数。 XocsSs  
VD24X  
jJVT_8J  
 乘以最大调制折射率（0.05），通过Manipulation→Operation with Constant→Multiply Constant函数。 o-~~,n\  
>`89N'lZBm  
"#pzZ)Zh  
 将数据转换成数据阵列：Manipulation→Create Numerical Data Array（参见下一张）。 w(/DTQc~d  
t<
sNc8x  
;cI#S%uvpn  
EqnpMHF  
 数据阵列可用于存储折射率调制。 dk_,YU'z  
 选择在下一个对话框中将实部转化为一个数据阵列图。 Dz`k[mI  
 插值应该设置为Nearest Neighbor来得到一个像素化折射率调制。 cJ(BiL-uF  
0e+W/Tq  
5.X/Y采样介质 =4tO0  
5vTv$2@  
 GRIN扩散器层将由双界面元件模拟。 hH%,!tSx  
 这个元件可以在平面层和任意折射率调制之间进行模拟。 r C_d$Jv  
 元件厚度对应于层厚度12.656μm。 J&eAL3"GF  
 折射率调制由采样x/y调制介质模拟。 ImIqD&a-h  
A&?}w_|9  
b5j*xZv  
9ilM@SR  
 基材丙烯酸的离散数据应该从miscellaneous材料目录中加载。 eZg$AOpU  
 折射率调制的数据阵列必须设置到介质中。 L=,OZ9aA  
 应该选择像素化折射率调制。 {o
dA[H  
McjS)4j&.  
`=79i$,,t  
 优化的GRIN介质是周期性结构。 只优化和指定一个单周期。 {Eu'v$c!  
 介质必须切换到周期模式。周期是1.20764μm×1.20764μm。 x;u~NKy  
!k,<|8(0  
6.通过GRIN介质传播 d.`&0  
3DW3LYo{  
*g1L$FBG  
#vQ?  
 通过折射率调制层传播的传播模型： LM:)j:gS6  
- 薄元近似 zmI5"K"
'F  
- 分步光束传播方法。 I!0JG`&  
 对于这个案例，薄元近似足够准确。 :#{-RU@PS  
 在传播面板上选择传播方法，并且编辑传播设置。 EJLQ&oH[  
 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）。 asr=m{C"  
OV[`|<C '  
7.模拟结果 QH~Jy*\+PX  
Ky kSFB  
zDDK  
8.结论 /s|{by`we4  
\jyjQ,v)  
 VirtualLab Fusion支持设计GRIN衍射光学元件和全息图。 \D?:J3H*]  
 优化的GRIN元件可以生成任意的二维强度分布。 tPU-1by$  
 可以模拟通过x/y平面上任意调制的介质中的光传播。