[技术]设计和分析GRIN扩散器（完整） [复制链接]

1.模拟任务 (1Ii86EP  
)UG<KcdI  
 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。 JU0|pstf  
 设计包括两个步骤： !u|s|6{\  
- 设计相位函数来生成一个角谱Top Hat分布。 ]}dAm S/  
- 基于相位调制来计算对应的折射率调制。 -j"2rIl4#  
 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。 pJ]i)$M  
;923^*\:F{  
=%oKYQ  
照明光束参数 9$P*fx&m  
X.!|#FWb+  
Xx
E>KeP  
波长：632.8nm O
PVcT  
激光光束直径（1/e2）：700um /h73'"SpDy  
@60/IE{-v  
理想输出场参数 V .VV:`S  
8&9'1X5)8_  
Po8
2nKAh  
直径：1° `1"Xj ^ YM  
分辨率：≤0.03° 4';(\42  
效率：>70% o9uir"=  
杂散光：<20% j#E&u*IR  
n:[GK_  
0CRk&_ht  
2.设计相位函数 IE
W[VU)  
.[4Dvt|>6  
%QrpFE5V5  
j#)K/`  
 相位的设计请参考会话编辑器 }N<> z  
 Sc563_GRIN_Diffuser_1.seditor和优化文档Sc563_GRIN_Diffuser_2.dp。 ]QAMCu(>  
 设计没有离散相位级的phase-only传输。 G[5z3  
5 MD=o7O^  
3.计算GRIN扩散器 z gDc=  
 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。 AVbGJ+  
 最大折射率调制为△n=+0.05。 VVyms7 VN  
 最大层厚度如下： ,,[pc  
(}LLk+  
4.计算折射率调制 rb@{ir  
73OYHp_j  
从IFTA优化文档中显示优化的传输 x4vowF  
B7!dp`rPp  
 将传输相位转变为实部，通过函数Manipulation→Field Quantity Operations→Move→Phase to Real。 ;nB.f.e`  
j:6VWdgq  
r*t\\
2  
 生成正向函数，通过Manipulation→Amplitude/Real Part Manipulation→Lift Positive函数。 1ti4 ZM  
1#<KZN =$  
COf>H0^%Q  
 乘以最大调制折射率（0.05），通过Manipulation→Operation with Constant→Multiply Constant函数。 4w5mn6MxR  
{
Jj vF  
c
oQ>CbHg  
 将数据转换成数据阵列：Manipulation→Create Numerical Data Array（参见下一张）。 K-b'jP\  
9!sR}  
"~&d=f0m  
H
o;bgva  
 数据阵列可用于存储折射率调制。 b)Px  
 选择在下一个对话框中将实部转化为一个数据阵列图。 +sc--e?  
 插值应该设置为Nearest Neighbor来得到一个像素化折射率调制。 $pg1Av7l  
hO@VYO  
5.X/Y采样介质 <..|:0Q&~  
1Xi.OGl  
 GRIN扩散器层将由双界面元件模拟。 UI>?"b6 L  
 这个元件可以在平面层和任意折射率调制之间进行模拟。 oj1,DU  
 元件厚度对应于层厚度12.656μm。 cc^[u+  
 折射率调制由采样x/y调制介质模拟。 ~'9>jpnw  
q|+`ihut  
4D-4BxN*  
rpu{YC1C%  
 基材丙烯酸的离散数据应该从miscellaneous材料目录中加载。 M'4$z^@Z  
 折射率调制的数据阵列必须设置到介质中。 06#40-   
 应该选择像素化折射率调制。 ^1^muc[  
V 2WcPI^  
`fRp9o/  
 优化的GRIN介质是周期性结构。 只优化和指定一个单周期。 `Mxi2Y{vp  
 介质必须切换到周期模式。周期是1.20764μm×1.20764μm。 S!;:7?mq  
.oNs8._:  
6.通过GRIN介质传播  qg+bh  
<8Zm}-U  
"me a*-XB  
\)Bws `  
 通过折射率调制层传播的传播模型： j%qBNoT~  
- 薄元近似 #K3`$^0 s  
- 分步光束传播方法。 ny]R,D0  
 对于这个案例，薄元近似足够准确。 1/H9(2{L  
 在传播面板上选择传播方法，并且编辑传播设置。 xC,;IS k,  
 场采样必须设置为手动模式并且采样距离为4.5μm（半像素尺寸）。  :nHa-N3  
Dr!g$,9  
7.模拟结果 fv",4L  
/M1 /  
*"pf3x6  
8.结论 XOe8(cXa9  
8sG0HI$f+  
 VirtualLab Fusion支持设计GRIN衍射光学元件和全息图。 };:+0k/  
 优化的GRIN元件可以生成任意的二维强度分布。 A
Ge\PCn-  
 可以模拟通过x/y平面上任意调制的介质中的光传播。