[技术]设计和分析GRIN扩散器（完整） [复制链接]

1.模拟任务 ]Alv5?E60  
~pv|  
 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。 zWN<"[agc  
 设计包括两个步骤： <_o).hE{  
- 设计相位函数来生成一个角谱Top Hat分布。 Y@jO#6R  
- 基于相位调制来计算对应的折射率调制。 ~Ox !7Lp  
 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。 .paKV"LJ  
F.]D\"0`  
(hB+DPi  
照明光束参数 r |H 1Yy  
<$"  
HLlp+;CF><  
波长：632.8nm `>i8$q%  
激光光束直径（1/e2）：700um e7n[NVrX  
t<F*ODn  
理想输出场参数 ZOAHM1ci  
4l2/eh]Hc(  
xF/u('A  
直径：1° <5 ?  
分辨率：≤0.03° -:$#koW  
效率：>70% *VuiEBG  
杂散光：<20% |TQ#[9C0  
iE6?Px9]  
IqA'Vz,lL  
2.设计相位函数 d~0k}|>  
G!G]*p5  
6Z}8"VJr {  
_A>?@3La9  
 相位的设计请参考会话编辑器 
bjO?k54I  
 Sc563_GRIN_Diffuser_1.seditor和优化文档Sc563_GRIN_Diffuser_2.dp。 ><&>JgM  
 设计没有离散相位级的phase-only传输。 ~W>3EJghR,  
v,[E*qMN  
3.计算GRIN扩散器 |E}-j;(  
 GRIN扩散器应该包含一个1mm厚度石英玻璃作为基板，和一个折射率调制的丙烯酸薄层。 ++gWyzD  
 最大折射率调制为△n=+0.05。 Rj'Tu0l  
 最大层厚度如下： ehpU`vQz  
rk E;OU  
4.计算折射率调制 -eQ>3x&3r  
^uV=|1<%  
从IFTA优化文档中显示优化的传输 j5Cf\*B4J  
hy]8t1894  
 将传输相位转变为实部，通过函数Manipulation→Field Quantity Operations→Move→Phase to Real。 
X_\$hF  
,pTj'I  
O>KrTK-A
V  
 生成正向函数，通过Manipulation→Amplitude/Real Part Manipulation→Lift Positive函数。 D;Bij=  
J4woZ{d  
r.JM!x8  
 乘以最大调制折射率（0.05），通过Manipulation→Operation with Constant→Multiply Constant函数。 w$evAPuz^  
ns&3Dh(IVP  
l^cz&k=+  
 将数据转换成数据阵列：Manipulation→Create Numerical Data Array（参见下一张）。 p=d,kY  
59l9^<{A  
K_Q-9j  
y0R9[;b07  
 数据阵列可用于存储折射率调制。 ~_]i'ii8  
 选择在下一个对话框中将实部转化为一个数据阵列图。 B>kVJK`X  
 插值应该设置为Nearest Neighbor来得到一个像素化折射率调制。 .',d*H))E7  
GzN /0:b  
5.X/Y采样介质 =mp"=%  
N0V`xrS  
 GRIN扩散器层将由双界面元件模拟。 i"h~QEE  
 这个元件可以在平面层和任意折射率调制之间进行模拟。 8o  SL3  
 元件厚度对应于层厚度12.656μm。 MwHxn%  
 折射率调制由采样x/y调制介质模拟。 i6FviZx  
tt03gU`  
mb?r{WCi  
mD_sf_2>
 
 基材丙烯酸的离散数据应该从miscellaneous材料目录中加载。 C9j3|]nyL  
 折射率调制的数据阵列必须设置到介质中。 Njmb{L]Cps  
 应该选择像素化折射率调制。 aInh?-  
<*@!>6mS  
Swxur+hfH  
 优化的GRIN介质是周期性结构。 只优化和指定一个单周期。 -d]v6q'1  
 介质必须切换到周期模式。周期是1.20764μm×1.20764μm。 KLpFW}  
tE$oV  
6.通过GRIN介质传播 *G"}m/j-  

?58*#'r  
89YG `  
zLSha\X  
 通过折射率调制层传播的传播模型： }08Sv=XM  
- 薄元近似 'h#>@v> }  
- 分步光束传播方法。 iI$;%uY3g  
 对于这个案例，薄元近似足够准确。 _x]q`[Dih  
 在传播面板上选择传播方法，并且编辑传播设置。 [2.;gZj  
 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）。 [+wLy3_  
,K
aO8^PB  
7.模拟结果 El^V[s'3  
5,#aN}v#?  
qM(@wFg  
8.结论 k0IztFyj:R  
wl0i3)e:  
 VirtualLab Fusion支持设计GRIN衍射光学元件和全息图。 c{{RP6o/j=  
 优化的GRIN元件可以生成任意的二维强度分布。 _ YcIGOL  
 可以模拟通过x/y平面上任意调制的介质中的光传播。