[技术]设计和分析GRIN扩散器（完整） [复制链接]

1.模拟任务 >._d2.Q'  
f\_RW;y|m  
 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。 _v&fIo  
 设计包括两个步骤： 9JFN8Gf*)  
- 设计相位函数来生成一个角谱Top Hat分布。 LGt>=|=bj  
- 基于相位调制来计算对应的折射率调制。 ~&RTLr#\*M  
 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。 y?OP- 27y  
9[/0  
ZR!8hw8  
照明光束参数 HAn{^8"@  
tLu&3<%  

uo`R  
波长：632.8nm e(7#>O%1  
激光光束直径（1/e2）：700um brA#p>4]Wf  
[1rQ'FBB^1  
理想输出场参数 ,)`_?^\$f  
k ]NZ%.  
\\SQACN  
直径：1° e \Qys<2r  
分辨率：≤0.03° ko@ej^  
效率：>70% d<-f:}^k0  
杂散光：<20% akvi^]x  
pyhXET '  
n%3!)/$  
2.设计相位函数 ?L }>9$"  
vx9!KWy}  
G!j9D  
+RJ{)Nec  
 相位的设计请参考会话编辑器 S1$^ _S =  
 Sc563_GRIN_Diffuser_1.seditor和优化文档Sc563_GRIN_Diffuser_2.dp。 S#]]h/  
 设计没有离散相位级的phase-only传输。 ^$Y9.IH"  
4K^cj2X  
3.计算GRIN扩散器 SXw r$)4_  
 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。 lgews"  
 最大折射率调制为△n=+0.05。 gC?}1]9c  
 最大层厚度如下： qcs) p  
Y|R=^ =d\  
4.计算折射率调制 O?OAXPK2  
ins(RWO  
从IFTA优化文档中显示优化的传输 3l=q@72  
cb_C2+%8NA  
 将传输相位转变为实部，通过函数Manipulation→Field Quantity Operations→Move→Phase to Real。 QVjHGY*R  
VgbNZ{qk@  
Pk;w.)kT  
 生成正向函数，通过Manipulation→Amplitude/Real Part Manipulation→Lift Positive函数。 x;[ .ZzQ  
ZuGSRGX'  
P3Ql[2  
 乘以最大调制折射率（0.05），通过Manipulation→Operation with Constant→Multiply Constant函数。 :-{"9cgFR  
_s;y0$O  
Rs=Fcvl  
 将数据转换成数据阵列：Manipulation→Create Numerical Data Array（参见下一张）。 1>e30Ri,g  
jV2H61d  
=%|`gZ  
i~Tt\UA>  
 数据阵列可用于存储折射率调制。 OH@"]Nc~  
 选择在下一个对话框中将实部转化为一个数据阵列图。 !l*A
3qA  
 插值应该设置为Nearest Neighbor来得到一个像素化折射率调制。 3uYLA4[-B  
SNqSp.>-U"  
5.X/Y采样介质 30HUY?'K  
x/<ow4C  
 GRIN扩散器层将由双界面元件模拟。 VVQ~;{L  
 这个元件可以在平面层和任意折射率调制之间进行模拟。 z#+WK|a  
 元件厚度对应于层厚度12.656μm。 i$y=tJehi  
 折射率调制由采样x/y调制介质模拟。 {
jD?obs  
|V5BL<4  
-o+t
&m  
s{dm,|?Jl,  
 基材丙烯酸的离散数据应该从miscellaneous材料目录中加载。 `p\%ha!,w  
 折射率调制的数据阵列必须设置到介质中。 FJ84'T\~  
 应该选择像素化折射率调制。 A'w+Lc.2  
_-fLD  
|va@&;#wf  
 优化的GRIN介质是周期性结构。 只优化和指定一个单周期。 !5dn7Wuj  
 介质必须切换到周期模式。周期是1.20764μm×1.20764μm。 u[qy1M0  
k1D7=&i  
6.通过GRIN介质传播 Gxd/t#;  
'5aA+XP|  
(`4&h%g  
Z kw-a  
 通过折射率调制层传播的传播模型： =+X*$'<J  
- 薄元近似 7ZI{A*^vB  
- 分步光束传播方法。 HJr/N)d  
 对于这个案例，薄元近似足够准确。 D&m1yl@\J  
 在传播面板上选择传播方法，并且编辑传播设置。 n`=S&oKH  
 场采样必须设置为手动模式并且采样距离为4.5μm（半像素尺寸）。 EG\L]fmD  
Wqv7  
7.模拟结果 `G":y[Q  
m LajiZ Bf  
^(&2  
8.结论 SsX$l<t*  
]yKwH 9sl  
 VirtualLab Fusion支持设计GRIN衍射光学元件和全息图。 Q+f|.0r  
 优化的GRIN元件可以生成任意的二维强度分布。 u|23M,  
 可以模拟通过x/y平面上任意调制的介质中的光传播。