[技术]设计和分析GRIN扩散器（完整） [复制链接]

1.模拟任务 `&U ['_%  
qEpP%p  
 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。 z {J1pH_X  
 设计包括两个步骤： ;G3{ e  
- 设计相位函数来生成一个角谱Top Hat分布。 y|X\f!  
- 基于相位调制来计算对应的折射率调制。 A4?_0:<  
 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。 ~>)GW  
;
D[b25  
Sk$XC  
照明光束参数 }r/L 9  
BI=Ie?  
k>Qr
14F  
波长：632.8nm mHox  
激光光束直径（1/e2）：700um ?
^&!/,  
b`K~l'8  
理想输出场参数 8L 9;VY^Y  
:OBggb#?!  
<..%@]+  
直径：1° 6#5@d^a  
分辨率：≤0.03° [:!#F7O-  
效率：>70% |P2GL3NR  
杂散光：<20% r/L
3j0  
b\?#O}  
$(}kau  
2.设计相位函数 );;
UNO21+  
7w{`f)~  
a(8]y.`Tv  
s:cS 9A8  
 相位的设计请参考会话编辑器 9&'Mb[C`"  
 Sc563_GRIN_Diffuser_1.seditor和优化文档Sc563_GRIN_Diffuser_2.dp。 Z[`J'}?|  
 设计没有离散相位级的phase-only传输。 $b$r,mc  
,^o^@SI)
 
3.计算GRIN扩散器 {M E|7TS=  
 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。 '7'cKp  
 最大折射率调制为△n=+0.05。 Ze Shn  
 最大层厚度如下： S,S_BB<Y[b  
n]coqJ  
4.计算折射率调制 kZGhE2np  
}+#ag:M  
从IFTA优化文档中显示优化的传输 kC9A  
a$t [}D2  
 将传输相位转变为实部，通过函数Manipulation→Field Quantity Operations→Move→Phase to Real。 B?Y%y@.  
3[aJ=5  
&[\rnJ?D  
 生成正向函数，通过Manipulation→Amplitude/Real Part Manipulation→Lift Positive函数。 ieS
5*@^k  
N??<3j+Iu  
B{1+0k  
 乘以最大调制折射率（0.05），通过Manipulation→Operation with Constant→Multiply Constant函数。 NnHM$hEI"U  
p7H*Ff`  
! 2Y, a  
 将数据转换成数据阵列：Manipulation→Create Numerical Data Array（参见下一张）。 "TjR]jnV(  
Cfz1\a&V{  
N}FG%a  
x5`q)!<&  
 数据阵列可用于存储折射率调制。 rhn*kf{8  
 选择在下一个对话框中将实部转化为一个数据阵列图。 JBUJc  
 插值应该设置为Nearest Neighbor来得到一个像素化折射率调制。 Z^GriL  
tg8VFH2q.z  
5.X/Y采样介质 XcfT
E m  
}.b[az\T  
 GRIN扩散器层将由双界面元件模拟。 s^KxAw_IV  
 这个元件可以在平面层和任意折射率调制之间进行模拟。 Tu/JhP/g,`  
 元件厚度对应于层厚度12.656μm。 $V~%$  
 折射率调制由采样x/y调制介质模拟。 [sKdIw_  
x-Mp6  
4qm5`o\hb  
=h_4TpDQ  
 基材丙烯酸的离散数据应该从miscellaneous材料目录中加载。 @MB;Ez v  
 折射率调制的数据阵列必须设置到介质中。 (J^ Tss  
 应该选择像素化折射率调制。 !&'xkw`  
~C!vfPC  
M;43F*  
 优化的GRIN介质是周期性结构。 只优化和指定一个单周期。 swLgdk{8
n  
 介质必须切换到周期模式。周期是1.20764μm×1.20764μm。 Bxa],inuZ  
Y6D=tb  
6.通过GRIN介质传播 VJR'B={h  
hCxL4LrF  
Le3S;SY&  
3.dUMJ$_  
 通过折射率调制层传播的传播模型： @$nI\n?*  
- 薄元近似 mML^kgy\N  
- 分步光束传播方法。 ,<vrDHR  
 对于这个案例，薄元近似足够准确。 ?Y hua9  
 在传播面板上选择传播方法，并且编辑传播设置。
,-b{oS~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）。 zA"D0fr  
/p%K[)T(  
7.模拟结果 q90S>c,  
o"]eAQ  
n~)Y%xe[U  
8.结论 MW4dPoa  
f$Ap\(.  
 VirtualLab Fusion支持设计GRIN衍射光学元件和全息图。 U/iAP W4U  
 优化的GRIN元件可以生成任意的二维强度分布。 f^%E]ki  
 可以模拟通过x/y平面上任意调制的介质中的光传播。