[技术]设计和分析GRIN扩散器（完整） [复制链接]

1.模拟任务 Q1T@oxV  
7xT[<?,  
 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。 n|C|&  
 设计包括两个步骤： a:}E& ,&M  
- 设计相位函数来生成一个角谱Top Hat分布。 j3P$@<  
- 基于相位调制来计算对应的折射率调制。 9^\hmpP@D  
 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。 ,C:o`fQ\  
]EN&S
Wh  
O]ZC+]}/  
照明光束参数 Ue!Q."  
$"fzBM?5  
FWY[=S  
波长：632.8nm
8t[t{"  
激光光束直径（1/e2）：700um Noz&noq  
L[]BzsIv  
理想输出场参数 |^iA6)Q  
_lT0Hu  
O^NP0E  
直径：1° )E-E0Hl>7  
分辨率：≤0.03° ;($1Z7j+  
效率：>70% I4~^TrznRa  
杂散光：<20% (}"S)#C  
4swKjN &  
W>$BF[x!{  
2.设计相位函数 sOQcx\dK  
RH~sbnZ)F  
[%~^kq=|  
<4f,G]UH_  
 相位的设计请参考会话编辑器 h>W@U9  
 Sc563_GRIN_Diffuser_1.seditor和优化文档Sc563_GRIN_Diffuser_2.dp。 2-s7cXs  
 设计没有离散相位级的phase-only传输。 TvM24Orct  
4E'|.tt(  
3.计算GRIN扩散器 ,LZ(^u  
 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。 0x71%=4H^x  
 最大折射率调制为△n=+0.05。 ev"M;"y  
 最大层厚度如下： blp=Hk  
J7n5Ps\M  
4.计算折射率调制 Pi){h~B>  
?K<ZkYw?  
从IFTA优化文档中显示优化的传输 BSDk9Oc  
zX~}]?|9  
 将传输相位转变为实部，通过函数Manipulation→Field Quantity Operations→Move→Phase to Real。 [Xh\mDU.  
qHJ'1~?q  
V{GXc:=  
 生成正向函数，通过Manipulation→Amplitude/Real Part Manipulation→Lift Positive函数。 [-58Ezyr  
HlRAD|]\  
; 8E;  
 乘以最大调制折射率（0.05），通过Manipulation→Operation with Constant→Multiply Constant函数。 : I)Gv  
ZqP7@fO_%  
<m1sSghg  
 将数据转换成数据阵列：Manipulation→Create Numerical Data Array（参见下一张）。 w+Vk3c5uI)  
"Z~`e]>  
a2X h>{  
Mr.JLW  
 数据阵列可用于存储折射率调制。 {XHk6w *-  
 选择在下一个对话框中将实部转化为一个数据阵列图。 GA ik;R  
 插值应该设置为Nearest Neighbor来得到一个像素化折射率调制。 pyF5S
,c  
_>i|s|aW  
5.X/Y采样介质 &-4 ?!  
 0Ve%.k  
 GRIN扩散器层将由双界面元件模拟。 df ?eL2v  
 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 fSl 54  
 元件厚度对应于层厚度12.656μm。 -5xCQJ[  
 折射率调制由采样x/y调制介质模拟。 <A{y
($  
"&
Mou  
6Hn)pD#U  
B-dlm8gX  
 基材丙烯酸的离散数据应该从miscellaneous材料目录中加载。 Yw[{beo  
 折射率调制的数据阵列必须设置到介质中。 ^9'$Oa,*  
 应该选择像素化折射率调制。 >-zkB)5<,#  
xKb"p4k9d  
gY%&IHQ'  
 优化的GRIN介质是周期性结构。 只优化和指定一个单周期。 4Cd#sQ  
 介质必须切换到周期模式。周期是1.20764μm×1.20764μm。 |!xpYT:  
8T7f[?  
6.通过GRIN介质传播 oXbI5XY)wb  
RJ*F>2  
^Xa*lR 3  
OM{Dq|  
 通过折射率调制层传播的传播模型： O4N-_Kfp/  
- 薄元近似 0 {,h.:  
- 分步光束传播方法。 ~?-qZ<9/  
 对于这个案例，薄元近似足够准确。 Pxk0(oBX  
 在传播面板上选择传播方法，并且编辑传播设置。 x5PP
u/  
 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）。 %wtXo BJ  
#]X2^ND47  
7.模拟结果 wI>h%y-%!  
Q)T+r~#2B  
>|(%2Zl  
8.结论 zv@bI~3~  
F"v:}Vy|   
 VirtualLab Fusion支持设计GRIN衍射光学元件和全息图。 y<v|X2  
 优化的GRIN元件可以生成任意的二维强度分布。 fa yKM  
 可以模拟通过x/y平面上任意调制的介质中的光传播。