[技术]设计和分析GRIN扩散器（完整） [复制链接]

1.模拟任务 _6ax{:/Q  
`bi_)i6Low  
 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。 ~E6+
2t*  
 设计包括两个步骤： WbDC  
- 设计相位函数来生成一个角谱Top Hat分布。 Q]?J%P.  
- 基于相位调制来计算对应的折射率调制。 OrH1fhh   
 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。 $b 71  
XY t8vJ  
m+gG &`&u  
照明光束参数 )'I<xx'1  
 /qQ2@k  
I\4`90uBN  
波长：632.8nm _ L:w;Oy9T  
激光光束直径（1/e2）：700um ThQEQ6y  
FLnAN;  
理想输出场参数 sFz4^Kn  
?KuJs9SM  
 [;LPeO  
直径：1° OFAqP1o{$  
分辨率：≤0.03° PM?Ri^55<L  
效率：>70% {R8P $  
杂散光：<20% 2'^OtM,  
BRok 89  
N,+g/o\f  
2.设计相位函数 hG3$ ]i9  
E,?aBRxy  
;<)-*?m9  
Gt%?
[  
 相位的设计请参考会话编辑器 tlxjs]{0E  
 Sc563_GRIN_Diffuser_1.seditor和优化文档Sc563_GRIN_Diffuser_2.dp。 8RT0&[  
 设计没有离散相位级的phase-only传输。 OsSiBb,W79  
wa
q_d.  
3.计算GRIN扩散器 x 3co?  
 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。 %
>:)
4A  
 最大折射率调制为△n=+0.05。 3\l9Sf=M|
 
 最大层厚度如下： 3LnyQ  
Mw7UU1 ei  
4.计算折射率调制 j<-o{6r  
F4{. 7BT  
从IFTA优化文档中显示优化的传输 J3SbyI
!T  
@DKl<F  
 将传输相位转变为实部，通过函数Manipulation→Field Quantity Operations→Move→Phase to Real。 >33b@)  
nk,Mo5
iqV  
&$Ip$"H  
 生成正向函数，通过Manipulation→Amplitude/Real Part Manipulation→Lift Positive函数。 nPX'E`ut-V  
Ytnr$*5.  
jP6G.aiO  
 乘以最大调制折射率（0.05），通过Manipulation→Operation with Constant→Multiply Constant函数。 0$h$7'a  
Y~?YA/.x  
kT=|tQ@  
 将数据转换成数据阵列：Manipulation→Create Numerical Data Array（参见下一张）。 WG=r? xE  
@y2Bq['  
eOO*gM=  
WjxB
Nk'f  
 数据阵列可用于存储折射率调制。 t"Rf67  
 选择在下一个对话框中将实部转化为一个数据阵列图。 |N.q[>^R  
 插值应该设置为Nearest Neighbor来得到一个像素化折射率调制。 -@?>nLQb  
]1$AAmQH  
5.X/Y采样介质 x(6.W"-S  
XzFqQ-H  
 GRIN扩散器层将由双界面元件模拟。 z#67rh{  
 这个元件可以在平面层和任意折射率调制之间进行模拟。 R,Uy3N  
 元件厚度对应于层厚度12.656μm。 dOgM9P  
 折射率调制由采样x/y调制介质模拟。 j`M<M[C*4N  
wm[d5A4  

=U|SK"oO  
3/<^R}w\  
 基材丙烯酸的离散数据应该从miscellaneous材料目录中加载。 j~> #{"C  
 折射率调制的数据阵列必须设置到介质中。 l zknB  
 应该选择像素化折射率调制。 5.UgJ/  
*Z(C')7r  
l_IX+4(@b|  
 优化的GRIN介质是周期性结构。 只优化和指定一个单周期。 >(J!8*7  
 介质必须切换到周期模式。周期是1.20764μm×1.20764μm。 .y/?~+N^  
"Z?":|%7  
6.通过GRIN介质传播 itM
c!bUQ  
}+Z;zm@/6  
QZP;k!"w  
56aJE .?<  
 通过折射率调制层传播的传播模型： UZ0O j5B.  
- 薄元近似 ,fLe%RP  
- 分步光束传播方法。 G?
(:Z=  
 对于这个案例，薄元近似足够准确。 {D
.0_=y~2  
 在传播面板上选择传播方法，并且编辑传播设置。 pMrfi}esx  
 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）。 e+aQ$1^t  
#?|z&
9  
7.模拟结果 ZWW}r~d{  
k
(^b  
}('QIvq2  
8.结论 GUZi }a|=  
(~o+pp!  
 VirtualLab Fusion支持设计GRIN衍射光学元件和全息图。 +T;qvx6  
 优化的GRIN元件可以生成任意的二维强度分布。 c67!OHumP  
 可以模拟通过x/y平面上任意调制的介质中的光传播。