[技术]设计和分析GRIN扩散器（完整） [复制链接]

1.模拟任务 Q8AAu&te7  
zD<W`_z  
 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。 b^C27s  
 设计包括两个步骤： .kg 3>*  
- 设计相位函数来生成一个角谱Top Hat分布。 \>Rfa+  
- 基于相位调制来计算对应的折射率调制。 YfB)TK\W9/  
 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。 1S!}su,uH  
@-Ql6k  
<>9!oOa  
照明光束参数 ) c\
Y!vS  
J](NCD  
6(d6Uwc`  
波长：632.8nm l#1#3F  
激光光束直径（1/e2）：700um >~rlnRX  
Sk>=C0f:  
理想输出场参数 Z;81"
  
ed#fDMXGQ%  
$1|E(d1  
直径：1° aMY@**^v  
分辨率：≤0.03° EG3,TuDH8  
效率：>70% ;[R6rVHe{  
杂散光：<20% `sT;\  
GIxs>E'X  
jL^@;"/XhC  
2.设计相位函数 =X7kADRq  
r5S/lp+Y+N  
<n]PD;.4  
b;UDgq8v  
 相位的设计请参考会话编辑器 ga%\n!S  
 Sc563_GRIN_Diffuser_1.seditor和优化文档Sc563_GRIN_Diffuser_2.dp。 (vZ-0Ep}  
 设计没有离散相位级的phase-only传输。 CL1*pL  
)wM%Ul<s  
3.计算GRIN扩散器 Lo!hyQ)  
 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。 M['O`^  
 最大折射率调制为△n=+0.05。 e!jy6t  
 最大层厚度如下： 7\2I>W  
>bf.T7wy  
4.计算折射率调制 f1ANziC;i  
/ki-Tha  
从IFTA优化文档中显示优化的传输 {+WY,%e  
F/5G~17  
 将传输相位转变为实部，通过函数Manipulation→Field Quantity Operations→Move→Phase to Real。 FefroaJ:u  
)&j`5sSXcr  
jjj<B
'zt  
 生成正向函数，通过Manipulation→Amplitude/Real Part Manipulation→Lift Positive函数。 Q*>)W{H&)  
?<!qF:r:  
-t|/g5.w_  
 乘以最大调制折射率（0.05），通过Manipulation→Operation with Constant→Multiply Constant函数。 3Xu|hkK\e  
Ia#!T"]@W6  
Cj8&wz}ez  
 将数据转换成数据阵列：Manipulation→Create Numerical Data Array（参见下一张）。 ewk7:zS/?  
H u;"TG  
WDIin6u-  
k9rws  
 数据阵列可用于存储折射率调制。 fasWb&~z  
 选择在下一个对话框中将实部转化为一个数据阵列图。 .u7}p#  
 插值应该设置为Nearest Neighbor来得到一个像素化折射率调制。 JFm@j
c  
a(A~S u97  
5.X/Y采样介质 Jh EC  
/fp8tL2
Y  
 GRIN扩散器层将由双界面元件模拟。 ;b0Q%TDh  
 这个元件可以在平面层和任意折射率调制之间进行模拟。 hI86WP9*  
 元件厚度对应于层厚度12.656μm。 }MRgNr'k  
 折射率调制由采样x/y调制介质模拟。 \yJ 4+vo2Q  
5eori8gr7  
7_1 Iadb  
y5j:+2|I  
 基材丙烯酸的离散数据应该从miscellaneous材料目录中加载。 jy!]MAP#Gk  
 折射率调制的数据阵列必须设置到介质中。 ES+CAwqf  
 应该选择像素化折射率调制。 ZTzec zXpQ  
8/aJ4w[A  
;]-08lzO<4  
 优化的GRIN介质是周期性结构。 只优化和指定一个单周期。 aA|{r/.10K  
 介质必须切换到周期模式。周期是1.20764μm×1.20764μm。 OCx'cSs-=  
;\0|1Eem`  
6.通过GRIN介质传播 HqWWWCWal  
L[2qCxB'^  
I3nE]OcW@  
w"9h_;'C_  
 通过折射率调制层传播的传播模型： Ep;uz5 ^8  
- 薄元近似 $#hU_vr  
- 分步光束传播方法。 v8f3B<kj  
 对于这个案例，薄元近似足够准确。 89&9VX^A  
 在传播面板上选择传播方法，并且编辑传播设置。 \|Af26  
 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）。 ElW\;C:K*  
W/2y;@  
7.模拟结果 2.Vrh@FNRo  
|M7C=z='  
,"`20
.Lv  
8.结论 Z3TC
i7,m  
zq</(5H  
 VirtualLab Fusion支持设计GRIN衍射光学元件和全息图。 LLTr+@lj  
 优化的GRIN元件可以生成任意的二维强度分布。 swj\X,{  
 可以模拟通过x/y平面上任意调制的介质中的光传播。