[技术]设计和分析GRIN扩散器（完整） [复制链接]

1.模拟任务 x*0mmlCb  
uG7ll5Yy  
 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。 UjH+BC+9`b  
 设计包括两个步骤： jjJ l\Vn  
- 设计相位函数来生成一个角谱Top Hat分布。 - xQJY)  
- 基于相位调制来计算对应的折射率调制。 hdurT  
 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。 BH^8!7dkT  
q=_tjg  
rI4N3d;C  
照明光束参数 meR5E?Fm  
PZSi}j/  
i`" L?3T  
波长：632.8nm X1\ao[t<;c  
激光光束直径（1/e2）：700um 
o]m56  
z)
&GF$*  
理想输出场参数 i0*6o3h  
F=8gtk|U  
;Ak 6*Sr  
直径：1° I=o/1:[-  
分辨率：≤0.03° Dv-ubki  
效率：>70% b'TkYa^  
杂散光：<20% +u'y!@VV  
E>w|i  
n<66 7 <  
2.设计相位函数 (S k+nD  
AX2On}&bf  
0O7VM)[  
1JO@G3,  
 相位的设计请参考会话编辑器 0vi\o`**Mj  
 Sc563_GRIN_Diffuser_1.seditor和优化文档Sc563_GRIN_Diffuser_2.dp。 C4 @"@kbr  
 设计没有离散相位级的phase-only传输。 WU<C7  
.GNl31f0  
3.计算GRIN扩散器 Gt5'-Hyo  
 GRIN扩散器应该包含一个1mm厚度石英玻璃作为基板，和一个折射率调制的丙烯酸薄层。 ICXz(?a  
 最大折射率调制为△n=+0.05。 yZ57uz  
 最大层厚度如下： p/.[cH  
g'{hp:  
4.计算折射率调制 D}7G|gX1  
L4H5#?'  
从IFTA优化文档中显示优化的传输 L'$;;eM4  
fDIKR[B  
 将传输相位转变为实部，通过函数Manipulation→Field Quantity Operations→Move→Phase to Real。  *"K7<S[  
Y)OTvKrOA  
a]8}zSUK  
 生成正向函数，通过Manipulation→Amplitude/Real Part Manipulation→Lift Positive函数。 Ncle8=8  
zoI0oA  
$Y31YA  
 乘以最大调制折射率（0.05），通过Manipulation→Operation with Constant→Multiply Constant函数。 \' ;zD-MX  
osW"b"_f  
xyc`p[n&  
 将数据转换成数据阵列：Manipulation→Create Numerical Data Array（参见下一张）。 o? {rPFR  
kmfxk/F}  
=pR'XF%  
p:q?8+W-r  
 数据阵列可用于存储折射率调制。 DqTp*hI  
 选择在下一个对话框中将实部转化为一个数据阵列图。 <zE~N~;  
 插值应该设置为Nearest Neighbor来得到一个像素化折射率调制。 8.R~Y
s*  
+^v]d_~w_  
5.X/Y采样介质 mzh7E[S_,i  
8ECBi(  
 GRIN扩散器层将由双界面元件模拟。 !JC!GS"M5  
 这个元件可以在平面层和任意折射率调制之间进行模拟。 ]@bu%_s"  
 元件厚度对应于层厚度12.656μm。 g_F-PT>($  
 折射率调制由采样x/y调制介质模拟。 "
I`g(q#Uo  
#K_E/~  
li~#6$  
Q]oCzSi  
 基材丙烯酸的离散数据应该从miscellaneous材料目录中加载。 %V3xO%  
 折射率调制的数据阵列必须设置到介质中。 0?d}Oj  
 应该选择像素化折射率调制。 `L1lGlt  
/~B\1  
M<"H1>q@  
 优化的GRIN介质是周期性结构。 只优化和指定一个单周期。 !>Ru= $9  
 介质必须切换到周期模式。周期是1.20764μm×1.20764μm。 |<Gq^3 2  
bTN0n  
6.通过GRIN介质传播 *dE5yS`H  
r%DaBx!x8  
6}9`z8  
tfb_K4h6,  
 通过折射率调制层传播的传播模型： o(_~ st<  
- 薄元近似 7y2-8eL  
- 分步光束传播方法。 dN)!B!*aI  
 对于这个案例，薄元近似足够准确。 .8K ~ h  
 在传播面板上选择传播方法，并且编辑传播设置。 o#ajBOJ  
 场采样必须设置为手动模式并且采样距离为4.5μm（半像素尺寸）。 AD/7k3:  
+rA:/!b)Y  
7.模拟结果 K!a4>Du{  
=$t  
f-b#F2I  
8.结论 |w7D&p$  
3"XS#~l%  
 VirtualLab Fusion支持设计GRIN衍射光学元件和全息图。 gcNpA?mC|u  
 优化的GRIN元件可以生成任意的二维强度分布。 s.oh6wz  
 可以模拟通过x/y平面上任意调制的介质中的光传播。