[技术]设计和分析GRIN扩散器（完整） [复制链接]

1.模拟任务 @r=O~x  
!M\8k$#"n  
 本教程将介绍设计和分析生成Top Hat图案的折射率调制扩散器图层。 pFhznH{0  
 设计包括两个步骤： g\GuH?|  
- 设计相位函数来生成一个角谱Top Hat分布。 Z+JPxe#7  
- 基于相位调制来计算对应的折射率调制。 _>0I9.[5  
 设计相位函数是基于案例DO.002。在开始设计一个梯度折射率扩散器之前，我们迫切地推荐您先阅读这个案例。 =56O-l7T*w  
?$%#y u#.  
x+47CDDu3  
照明光束参数 '8PZmS8X9  
~Cm_=[  
U%_BgLwy%  
波长：632.8nm F{v>   
激光光束直径（1/e2）：700um ZDMS:w.'T  
d=yuuS/  
理想输出场参数 yO.q{|kX  
*7FtEk/l  
CN+[|Mz*p  
直径：1° M:rE^El  
分辨率：≤0.03° %xPJJ$P  
效率：>70% M*$#j|  
杂散光：<20% V\vt!wBcB  
&C6Z-bS"  
nF`_3U8e  
2.设计相位函数 ,Y ./9F  
E.45s? r  
c>mTd{Abi  
M8(N9)N  
 相位的设计请参考会话编辑器 }fU"s"  
 Sc563_GRIN_Diffuser_1.seditor和优化文档Sc563_GRIN_Diffuser_2.dp。 9bwG3jn4?  
 设计没有离散相位级的phase-only传输。 )
G a5c  
EIug)S~  
3.计算GRIN扩散器 ,%6!8vX  
 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。 _<}oB
h  
 最大折射率调制为△n=+0.05。 N3"O
#C  
 最大层厚度如下： ]O]6O%.ao  
Nz1u:D]  
4.计算折射率调制 >{
R+j4%  
rrz^LD  
从IFTA优化文档中显示优化的传输 N.(wR  
'A2^K5`3  
 将传输相位转变为实部，通过函数Manipulation→Field Quantity Operations→Move→Phase to Real。 yzWVUqtXm  
QN)EPS:y  
B:oE&Ahh{  
 生成正向函数，通过Manipulation→Amplitude/Real Part Manipulation→Lift Positive函数。 Cs9
o_Z~  
<aSjK#  
\3q Z0  
 乘以最大调制折射率（0.05），通过Manipulation→Operation with Constant→Multiply Constant函数。 = Zi'L48  
XN|[8+#U<@  
=/kwUjC?  
 将数据转换成数据阵列：Manipulation→Create Numerical Data Array（参见下一张）。 l_$le  
0
Sx$6:-~  
JIL(\d  
.:r l<.  
 数据阵列可用于存储折射率调制。 zPm|
$d  
 选择在下一个对话框中将实部转化为一个数据阵列图。 wjy<{I  
 插值应该设置为Nearest Neighbor来得到一个像素化折射率调制。 vb.}SG>  
gUGMoXSTI|  
5.X/Y采样介质 ,)?!p_*@:  
<~z@GMQCf  
 GRIN扩散器层将由双界面元件模拟。 *jCHv  
 这个元件可以在平面层和任意折射率调制之间进行模拟。 N||a0&&  
 元件厚度对应于层厚度12.656μm。 jEMnre3/  
 折射率调制由采样x/y调制介质模拟。 JIatRc?g  
me@k~!e"z  
BK]5g[   
aO&!Y\=@  
 基材丙烯酸的离散数据应该从miscellaneous材料目录中加载。 aE(DNeG-H  
 折射率调制的数据阵列必须设置到介质中。 =j^>sg]  
 应该选择像素化折射率调制。 PjE%_M<  
=C#22xqQ.  
3;?DKRIcX  
 优化的GRIN介质是周期性结构。 只优化和指定一个单周期。 weH;,e*r  
 介质必须切换到周期模式。周期是1.20764μm×1.20764μm。 k5gvo  
UX24*0`\~  
6.通过GRIN介质传播 4OOI$J$Jh  
zD@RW<M  
y?'Z'  
0d/ f4  
 通过折射率调制层传播的传播模型： AGhr(\j  
- 薄元近似 JuDadIrd{  
- 分步光束传播方法。 M#}k@ ;L3  
 对于这个案例，薄元近似足够准确。 h^v+d*R N  
 在传播面板上选择传播方法，并且编辑传播设置。 yYH>~,  
 场采样必须设置为手动模式并且采样距离为4.5μm（半像素尺寸）。 vyBx|TR  
m^$KDrkD  
7.模拟结果 \=c@  
woUt*G@  
ZFC&&[%-sG  
8.结论 ]|QA`5=$  
&SMM<^P.  
 VirtualLab Fusion支持设计GRIN衍射光学元件和全息图。 RPw1i*  
 优化的GRIN元件可以生成任意的二维强度分布。 II]-mb  
 可以模拟通过x/y平面上任意调制的介质中的光传播。