[技术]设计和分析GRIN扩散器（完整） [复制链接]

1.模拟任务 N(I&  
+s- lCz  
 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。 Og,$ sH}`  
 设计包括两个步骤： <Utnz)  
- 设计相位函数来生成一个角谱Top Hat分布。 &|f@$ff  
- 基于相位调制来计算对应的折射率调制。 H,Z;=N_  
 设计相位函数是基于案例DO.002。在开始设计一个梯度折射率扩散器之前，我们迫切地推荐您先阅读这个案例。 `c<;DhNO  
ZI
=%JU(  
4"gM<z  
照明光束参数 GGnpjwXeH  
{r@Ty*W} L  
0TQ$C-%  
波长：632.8nm O3I8k\`  
激光光束直径（1/e2）：700um emCM\|NQg&  
?>I;34
tL(  
理想输出场参数 ?VP8ycm  
0g0i4IV  
N[s}qmPha  
直径：1° a)wJT`xu  
分辨率：≤0.03° eeyHy"@  
效率：>70% G1vNt7  
杂散光：<20% {phNds%  
Ney/[3 A  
:A/d to  
2.设计相位函数 Y;?{|  

S:h{2{  
ILGMMA_2  
ogyTO
|V=  
 相位的设计请参考会话编辑器 ;M)QwF1  
 Sc563_GRIN_Diffuser_1.seditor和优化文档Sc563_GRIN_Diffuser_2.dp。 ;7}VBkH  
 设计没有离散相位级的phase-only传输。 ,6-:VIHQ  
Tj:B!>>  
3.计算GRIN扩散器 D)L+7N0D~  
 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。 U4d:] z  
 最大折射率调制为△n=+0.05。 Qk:
Y2mL  
 最大层厚度如下： o,_?^'@  
e 9;~P}
  
4.计算折射率调制 gt@m?w(  
uG,5BV.M  
从IFTA优化文档中显示优化的传输 kM,C3x{A  
f&Gt|  
 将传输相位转变为实部，通过函数Manipulation→Field Quantity Operations→Move→Phase to Real。 be.*#[  
A
~)D[CV  
bbE!qk;hEP  
 生成正向函数，通过Manipulation→Amplitude/Real Part Manipulation→Lift Positive函数。 U|jSa,}  
{\8
1i8b]  
Gefne[  
 乘以最大调制折射率（0.05），通过Manipulation→Operation with Constant→Multiply Constant函数。 k$blEa4  
F(>Np2oi6  
,U2*FZ["  
 将数据转换成数据阵列：Manipulation→Create Numerical Data Array（参见下一张）。 A1O'|7X  
YtmrRDQs  
3}}38A|4  
[_k1jHr48N  
 数据阵列可用于存储折射率调制。 JRB9rSN^  
 选择在下一个对话框中将实部转化为一个数据阵列图。 p{T*k'  
 插值应该设置为Nearest Neighbor来得到一个像素化折射率调制。 fp`;U_-&0  
X $jWo@  
5.X/Y采样介质 nT7%j{e=L  
0XE4<U  
 GRIN扩散器层将由双界面元件模拟。 Te"ioU?.  
 这个元件可以在平面层和任意折射率调制之间进行模拟。 "\w 7q  
 元件厚度对应于层厚度12.656μm。 rC5 p-B%  
 折射率调制由采样x/y调制介质模拟。 :D~DU,e'  
Lt64JH^lz  
Va"0>KX  
d;boIP`M;  
 基材丙烯酸的离散数据应该从miscellaneous材料目录中加载。 TM%|'^)  
 折射率调制的数据阵列必须设置到介质中。 */`ki;\A  
 应该选择像素化折射率调制。 (C\]-E>  
]_f_w9]  
0"<H;7K#W  
 优化的GRIN介质是周期性结构。 只优化和指定一个单周期。 &."iFe  
 介质必须切换到周期模式。周期是1.20764μm×1.20764μm。 P3x8UR=fS  
Tp?7_}tRi  
6.通过GRIN介质传播 ?:Uv[|S#>  
3lrT3a3vV  
'j#*6x
D  
dqU~`b
9  
 通过折射率调制层传播的传播模型： "g5^_UP  
- 薄元近似 9+Np4i@  
- 分步光束传播方法。 fDv2JdiU  
 对于这个案例，薄元近似足够准确。 J!dm-L  
 在传播面板上选择传播方法，并且编辑传播设置。 f,U.7E  
 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）。 \V;F/Zy(  
L>jY.d2w=K  
7.模拟结果 - YEZ]:"  
,0M_Bk"  
'$i: 2mn,  
8.结论 BtkOnbz8X  
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:}Vn&!  
 VirtualLab Fusion支持设计GRIN衍射光学元件和全息图。 KLST\Ln:  
 优化的GRIN元件可以生成任意的二维强度分布。 cuax;0{%  
 可以模拟通过x/y平面上任意调制的介质中的光传播。