[技术]设计和分析GRIN扩散器（完整） [复制链接]

1.模拟任务 3}+/\:q*  
q[#\qT&QU  
 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。 7q?YdAUz  
 设计包括两个步骤： *K)v&}uw  
- 设计相位函数来生成一个角谱Top Hat分布。 l&rDa=m.J  
- 基于相位调制来计算对应的折射率调制。 <hea%6  
 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
O6i "3  
~U1iB  
?1{`~)"  
照明光束参数 GWW@8GNI  
)FP|}DCxQ  
G^R;~J*TDE  
波长：632.8nm *Z]| Z4Q/`  
激光光束直径（1/e2）：700um }}2kA  
UqHOS{\Sz  
理想输出场参数  ZBXGuf  
r:q#l~;^  
l=oVC6C  
直径：1° D;L :a`Y  
分辨率：≤0.03° B -KOf  
效率：>70% =j{jylC  
杂散光：<20% e\dT~)c  
<Hp"ZCN  
*"5a5.`%,  
2.设计相位函数 R*y[/Aw  
rNAu@B  
z>{KeX:  
EH3G|3^xz  
 相位的设计请参考会话编辑器 )k1,oUx  
 Sc563_GRIN_Diffuser_1.seditor和优化文档Sc563_GRIN_Diffuser_2.dp。 H>]z=w~  
 设计没有离散相位级的phase-only传输。 |x4yPYBL  
|:?.-tq  
3.计算GRIN扩散器 %8tN$8P  
 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。 <It7s1O  
 最大折射率调制为△n=+0.05。 3oKGeB;Ja  
 最大层厚度如下： =, 0a3D6b  
;!}SgzSH}  
4.计算折射率调制 h=tu+pn  
Psa8OJan  
从IFTA优化文档中显示优化的传输 p^:Lj9Qax  
9H}&Ri%  
 将传输相位转变为实部，通过函数Manipulation→Field Quantity Operations→Move→Phase to Real。 7`/qL "  
c 2@@Rd~M  
OW}A48X[+  
 生成正向函数，通过Manipulation→Amplitude/Real Part Manipulation→Lift Positive函数。 +m.8*^  
$iPN5@F  
tb{{oxa,k  
 乘以最大调制折射率（0.05），通过Manipulation→Operation with Constant→Multiply Constant函数。 _pGviGR  
}ELCnN  
|BkY"F7m9  
 将数据转换成数据阵列：Manipulation→Create Numerical Data Array（参见下一张）。 ?>8zU;Aj  
Bg
h$P  
iq:[+
  
EAB+kY  
 数据阵列可用于存储折射率调制。 lnWiE}F  
 选择在下一个对话框中将实部转化为一个数据阵列图。 F"H!CJ
Ju&  
 插值应该设置为Nearest Neighbor来得到一个像素化折射率调制。 w2+]C&B*  
aTm.10{^  
5.X/Y采样介质 j*u9+.   
\,!q[nC  
 GRIN扩散器层将由双界面元件模拟。 SU'9+=_$  
 这个元件可以在平面层和任意折射率调制之间进行模拟。 C<t>m_t9  
 元件厚度对应于层厚度12.656μm。 HdUW(FZ  
 折射率调制由采样x/y调制介质模拟。 F\R}no5C  
emB D@r  
-l@W)?$  
0|!<|N<  
 基材丙烯酸的离散数据应该从miscellaneous材料目录中加载。 bJF/d
aC5  
 折射率调制的数据阵列必须设置到介质中。 l&Ghs@>Kl  
 应该选择像素化折射率调制。 ()#tR^T  
&i^NStqu  
?1:/ 6  
 优化的GRIN介质是周期性结构。 只优化和指定一个单周期。 @!/fvP  
 介质必须切换到周期模式。周期是1.20764μm×1.20764μm。 DB%AO:8  
"EYjY->  
6.通过GRIN介质传播 (y=o]Vy  
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]F|U3  
W+ '}O<  
#(+HSZm  
 通过折射率调制层传播的传播模型： Qz(T[H5%W  
- 薄元近似 (OcNC/9  
- 分步光束传播方法。 !TL}~D:J  
 对于这个案例，薄元近似足够准确。 xO-U]%oq  
 在传播面板上选择传播方法，并且编辑传播设置。 )
UZ0gfx  
 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）。 /)?P>!#;\  
r&3o~!  
7.模拟结果 Fg\| e%  
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KBRg95E~]l  
8.结论 HL}~W
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rWE_  
 VirtualLab Fusion支持设计GRIN衍射光学元件和全息图。 5[2.5/  
 优化的GRIN元件可以生成任意的二维强度分布。 `vxrC&,As  
 可以模拟通过x/y平面上任意调制的介质中的光传播。