[技术]设计和分析GRIN扩散器（完整） [复制链接]

1.模拟任务 ?%8})^Dd>4  
'.}6]l  
 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。 g'd*TBnk  
 设计包括两个步骤： 2>_brz|7:|  
- 设计相位函数来生成一个角谱Top Hat分布。 s%S_K  
- 基于相位调制来计算对应的折射率调制。 IV 3@6t4k  
 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。 ((hJmaq  
>%jEo'0;_  
hM1&A  
照明光束参数 h[[/p {z  
a?xq*|?  
+r#=n7t  
波长：632.8nm vo}_%5v8  
激光光束直径（1/e2）：700um f)ucC$1=  
"0!eb3n  
理想输出场参数 Ztpm_P6  
uP%;QBb  
21)-:rS  
直径：1° 8g2-8pa{  
分辨率：≤0.03° j 44bF/  
效率：>70% L(!!7B_,  
杂散光：<20% (x@i,Ba@  
#%=vy\r  
Wj f>:\w  
2.设计相位函数 dWq/)%@t  
k_|v)\4B  
P*"AtZuY]  
1>*UbV<R;u  
 相位的设计请参考会话编辑器 B3g82dm  
 Sc563_GRIN_Diffuser_1.seditor和优化文档Sc563_GRIN_Diffuser_2.dp。 ^%'tD
 
 设计没有离散相位级的phase-only传输。 !Sy'Z6%f  
O>"r. sR  
3.计算GRIN扩散器 ,$zSJzS  
 GRIN扩散器应该包含一个1mm厚度石英玻璃作为基板，和一个折射率调制的丙烯酸薄层。 "DcueU#!  
 最大折射率调制为△n=+0.05。 _QOOx+%*5  
 最大层厚度如下： 0u&?Zy9&  
G+QNg.pH  
4.计算折射率调制 t$PnQ@xu  
q3pN/f;kr,  
从IFTA优化文档中显示优化的传输 }5Tyz
i(  
l)!woOt  
 将传输相位转变为实部，通过函数Manipulation→Field Quantity Operations→Move→Phase to Real。 z
N8V~M;  
{p lmFV  
luxKgcU  
 生成正向函数，通过Manipulation→Amplitude/Real Part Manipulation→Lift Positive函数。 >-tH&X^  
U~B}vt  
uI:3$  
 乘以最大调制折射率（0.05），通过Manipulation→Operation with Constant→Multiply Constant函数。 WNlSve)]ie  
@,>=X:7  
Cak/#1  
 将数据转换成数据阵列：Manipulation→Create Numerical Data Array（参见下一张）。 OSh mrz28  
Qig!NgOM  
zHum&V8=H  
~bWWu`h  
 数据阵列可用于存储折射率调制。 j}?ZsnqV  
 选择在下一个对话框中将实部转化为一个数据阵列图。 c7TWAG_+  
 插值应该设置为Nearest Neighbor来得到一个像素化折射率调制。 Tdmo'"m8z_  
YQ8x6AJ  
5.X/Y采样介质 ~C*6V{Tj  
^N}~U5  
 GRIN扩散器层将由双界面元件模拟。 CO)b'V,  
 这个元件可以在平面层和任意折射率调制之间进行模拟。 F>_lp,G  
 元件厚度对应于层厚度12.656μm。 8wx#,Xa  
 折射率调制由采样x/y调制介质模拟。 OD
@A+"  
'JKvy(n>  
#O974f8  
@Q1F#IU  
 基材丙烯酸的离散数据应该从miscellaneous材料目录中加载。 CbvL X="%  
 折射率调制的数据阵列必须设置到介质中。 O/r<VTOp  
 应该选择像素化折射率调制。 %?G.lej,x  
y7G|P~td  
^~1@HcJo  
 优化的GRIN介质是周期性结构。 只优化和指定一个单周期。 sbiDnRf  
 介质必须切换到周期模式。周期是1.20764μm×1.20764μm。 /:L&uqA  
90(oV&  
6.通过GRIN介质传播 J<$'^AR9"q  
"BNmpP  
Yw1q2jT  
{ZYCnS&?CL  
 通过折射率调制层传播的传播模型： bDh(;%=  
- 薄元近似 e$+? v2.  
- 分步光束传播方法。 5xV/&N  
 对于这个案例，薄元近似足够准确。 *oJ>4S  
 在传播面板上选择传播方法，并且编辑传播设置。 owVUL~  
 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）。 F-OZIo  
::b;4QL  
7.模拟结果 xupdjT%4  
KNyD}1  
RKZk/ly  
8.结论 <YNPhu~5  
0QSi\: 1f  
 VirtualLab Fusion支持设计GRIN衍射光学元件和全息图。 S gsR;)2  
 优化的GRIN元件可以生成任意的二维强度分布。 dz.MH  
 可以模拟通过x/y平面上任意调制的介质中的光传播。