[技术]设计和分析GRIN扩散器（完整） [复制链接]

1.模拟任务 6ZfL-E{  
-5JN`  
 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。 |-L7qZu%  
 设计包括两个步骤： wf`A&P5tF  
- 设计相位函数来生成一个角谱Top Hat分布。 l=ZD&uK  
- 基于相位调制来计算对应的折射率调制。 |}b~YHTs  
 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。 }(7TiCwd  
:kFPPx
?  
%OOkPda  
照明光束参数 aYn5AP'PH  
S%aup(wu6  
:W;eW%Y  
波长：632.8nm cQ |Q-S  
激光光束直径（1/e2）：700um ;cB3D3fR.  
Cz &3=),G  
理想输出场参数 E^A S65%bL  
+lb&_eD  
B
<i(Y1n[  
直径：1° F?[1m2  
分辨率：≤0.03° \&b 9  
效率：>70% @JGFG+J}  
杂散光：<20% 5RAhm0Op~.  
Em !%3C1r  
p6V#!5Q  
2.设计相位函数 5z =}o/?  
OTl9MwW  
Wf^sl  
@T:J<,  
 相位的设计请参考会话编辑器 "YaT1`Kr  
 Sc563_GRIN_Diffuser_1.seditor和优化文档Sc563_GRIN_Diffuser_2.dp。 @<`V q  
 设计没有离散相位级的phase-only传输。 QO^V@"N  
Qj|rNeM_  
3.计算GRIN扩散器 *ow`}Q  
 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。 (T%?@'\  
 最大折射率调制为△n=+0.05。 R:$E'PSx  
 最大层厚度如下： s1h
|/7gG  
}0tHzw=#%e  
4.计算折射率调制 8&M<?oe
 
_QEw=*.<  
从IFTA优化文档中显示优化的传输 mPHto-=fB  
?|98Y"w  
 将传输相位转变为实部，通过函数Manipulation→Field Quantity Operations→Move→Phase to Real。 6aOyI;Ux  
/ g{8  
,n[<[tkCR  
 生成正向函数，通过Manipulation→Amplitude/Real Part Manipulation→Lift Positive函数。 } C:i0Q  
Il Qk W<  
:;eQ*{ `\  
 乘以最大调制折射率（0.05），通过Manipulation→Operation with Constant→Multiply Constant函数。 '%wSs,HD  
@_?2iN?4Z  
]
A5Y/dd  
 将数据转换成数据阵列：Manipulation→Create Numerical Data Array（参见下一张）。 #/o~h|g  
kDDC@A $  
~^jPE)  
Qrt\bz h/}  
 数据阵列可用于存储折射率调制。 c?e-2Dp(  
 选择在下一个对话框中将实部转化为一个数据阵列图。 {kw%7}!  
 插值应该设置为Nearest Neighbor来得到一个像素化折射率调制。 !y B4;f$  
/,\U*'-  
5.X/Y采样介质 tjt^R$[@  
)obgEJ7Y`l  
 GRIN扩散器层将由双界面元件模拟。 &
+&@;2  
 这个元件可以在平面层和任意折射率调制之间进行模拟。 w;yzgj:n&f  
 元件厚度对应于层厚度12.656μm。 $y&W:  
 折射率调制由采样x/y调制介质模拟。 oKsArZG  
G{]RC^Zo  
i@.Tv.NZ  
ch:rAx  
 基材丙烯酸的离散数据应该从miscellaneous材料目录中加载。 &R?`QB2/  
 折射率调制的数据阵列必须设置到介质中。 =PciL
h
 
 应该选择像素化折射率调制。
kl]MP}wc  
 5{oc  
)WbWp4  
 优化的GRIN介质是周期性结构。 只优化和指定一个单周期。 bXvO+I<  
 介质必须切换到周期模式。周期是1.20764μm×1.20764μm。 NXFi*  
`WN80d\)&  
6.通过GRIN介质传播 8-NycG&)  
hPSMPbI  
IHdA2d?.]  
n
AWb9Yk  
 通过折射率调制层传播的传播模型： JPAjOcmU/  
- 薄元近似 E I(e3  
- 分步光束传播方法。 #Zw:&' QB  
 对于这个案例，薄元近似足够准确。 5{k,/Z[L  
 在传播面板上选择传播方法，并且编辑传播设置。 \c4jGJ  
 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`I(x&_  
aqN{@|  
7.模拟结果 l[c '%M|N  
't}\U&L.{  
lUB?eQuN_  
8.结论 \.}T_,I  
&TBF
t;  
 VirtualLab Fusion支持设计GRIN衍射光学元件和全息图。 Y4HN1  
 优化的GRIN元件可以生成任意的二维强度分布。 j!>P7 8  
 可以模拟通过x/y平面上任意调制的介质中的光传播。