[技术]设计和分析GRIN扩散器（完整） [复制链接]

1.模拟任务 h2Jdcr#@FF  
mnWbV\VY  
 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。 oq}Q2[.b  
 设计包括两个步骤： r$.v"Wh)  
- 设计相位函数来生成一个角谱Top Hat分布。 ,4z?9@wQ  
- 基于相位调制来计算对应的折射率调制。 yzmwNsu  
 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。 AehkEN&H/t  
^5![tTJ  
f:K`MW  
照明光束参数 HxH=~B1"P  
;Cqjg.wkB  
-}2e+DyAy  
波长：632.8nm 66~]7w  
激光光束直径（1/e2）：700um Ayi Uz  
j{a3AEmps  
理想输出场参数 l<mEGKB#  
cxQ8/0^  
-a$7b;gF  
直径：1° 7Y(ySW  
分辨率：≤0.03° g?caE)  
效率：>70% spt='!)4  
杂散光：<20% ';bovh@*  
%?WmWs0  
wUz)9n 6j  
2.设计相位函数 m}3POl/*j  
)\TI^%s  
Q-GnNT7MB3  
(e;9,~u)  
 相位的设计请参考会话编辑器 :+>:>$ao  
 Sc563_GRIN_Diffuser_1.seditor和优化文档Sc563_GRIN_Diffuser_2.dp。 `FM^)(wT  
 设计没有离散相位级的phase-only传输。 Wd_cNR
\  
r?=7#/]  
3.计算GRIN扩散器 R'q:Fc  
 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。 R?Or=W)i  
 最大折射率调制为△n=+0.05。 '{:Yg3K  
 最大层厚度如下： Rl"" aZ  
NK@G0p~O  
4.计算折射率调制 xBC:%kG~#  
#}A >B  
从IFTA优化文档中显示优化的传输 sm>Hkci%
 
VoJelyzh  
 将传输相位转变为实部，通过函数Manipulation→Field Quantity Operations→Move→Phase to Real。 "HQH]?!k  
+$+'|w  
emV@kN.  
 生成正向函数，通过Manipulation→Amplitude/Real Part Manipulation→Lift Positive函数。 "kjjq~l  
k+S 6)BQ7U  
[T.BK:  
 乘以最大调制折射率（0.05），通过Manipulation→Operation with Constant→Multiply Constant函数。 ^Q?I8,4}  
q#RVi8('  
Ek,s6B)'d  
 将数据转换成数据阵列：Manipulation→Create Numerical Data Array（参见下一张）。 "=W7=V8w  
B94mh  
snBC +`-  
X~Li`  
 数据阵列可用于存储折射率调制。 %
Iv0<oU  
 选择在下一个对话框中将实部转化为一个数据阵列图。 m GWT</=[$  
 插值应该设置为Nearest Neighbor来得到一个像素化折射率调制。 tp.qh]2c  
S`"M;%T  
5.X/Y采样介质 O329Bkg  
c(bh i  
 GRIN扩散器层将由双界面元件模拟。 nYuZg6K  
 这个元件可以在平面层和任意折射率调制之间进行模拟。 u+zq:2)H6  
 元件厚度对应于层厚度12.656μm。 flLC\  
 折射率调制由采样x/y调制介质模拟。 Ox&g#,@h  
s&lZxnIjc  
UJ)\E ^Hp  
'MM#nQ\(  
 基材丙烯酸的离散数据应该从miscellaneous材料目录中加载。 d `Q$URn|  
 折射率调制的数据阵列必须设置到介质中。 /s=TLPm  
 应该选择像素化折射率调制。 }d)>pH  
b=QO^  
KTk%Np  
 优化的GRIN介质是周期性结构。 只优化和指定一个单周期。 e@L'H)w,  
 介质必须切换到周期模式。周期是1.20764μm×1.20764μm。 5jg^12EP  
_-Aw`<_*-  
6.通过GRIN介质传播 u:N/aaU=  
=5LtEgHU  
9r7QE&.  
?S0VtHQ  
 通过折射率调制层传播的传播模型： a7q-*%+d5  
- 薄元近似 :f^O!^N  
- 分步光束传播方法。 ,KIa+&vJW@  
 对于这个案例，薄元近似足够准确。 )j@k[}R#g  
 在传播面板上选择传播方法，并且编辑传播设置。 wLU w'Ai  
 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）。 N`grr{*_  
"aP>}5<h  
7.模拟结果 5\f*x
Y  
^#S  
1(!QutEb  
8.结论 mxQS9y
 
OR( )D~:n  
 VirtualLab Fusion支持设计GRIN衍射光学元件和全息图。 'oEFN
C9V  
 优化的GRIN元件可以生成任意的二维强度分布。 T |'Ur#  
 可以模拟通过x/y平面上任意调制的介质中的光传播。