[技术]设计和分析GRIN扩散器（完整） [复制链接]

1.模拟任务 ~AS2$  
Iwize,J~X  
 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。 HC?yodp^  
 设计包括两个步骤： J
r%u[d>  
- 设计相位函数来生成一个角谱Top Hat分布。 A\i/@x5#  
- 基于相位调制来计算对应的折射率调制。 gt';_
  
 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。 .gG<08Z  
gTH1FR8$y  
~Rs|W;  
照明光束参数 Ty*ec%U9F  
tURIDj%#p  
3wX{U8mr
g  
波长：632.8nm "of(,p  
激光光束直径（1/e2）：700um =c(_$|0  
<{[AG3/Zj4  
理想输出场参数 ]^3_eHa^d  
x +q"%9.c  
})M$#%(  
直径：1° PxfeU2^{0  
分辨率：≤0.03° fh b&_T  
效率：>70% }2:bYpYQ  
杂散光：<20% 0`h[|FYV  
d?v#gW
 
Bag2sk  
2.设计相位函数  +h9UV  
uZ]B?Z%y#  
QTz{ZNi!  
-E2[PW4$  
 相位的设计请参考会话编辑器 ::j'+_9  
 Sc563_GRIN_Diffuser_1.seditor和优化文档Sc563_GRIN_Diffuser_2.dp。 9(|[okB  
 设计没有离散相位级的phase-only传输。 it&c ,+8  
95T%n{rz  
3.计算GRIN扩散器 i\3BA"ZX  
 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。 Zv7@  
 最大折射率调制为△n=+0.05。 L}XEROTR  
 最大层厚度如下： u5H#(&Om  
#_2V@F+,  
4.计算折射率调制 Jtd@8fVi  
1.p?P] .  
从IFTA优化文档中显示优化的传输 ,h#!!j\j6  
cQ6[o"j.  
 将传输相位转变为实部，通过函数Manipulation→Field Quantity Operations→Move→Phase to Real。 6KnD(im  
I%e7:cs>  
CV]PCq!  
 生成正向函数，通过Manipulation→Amplitude/Real Part Manipulation→Lift Positive函数。 Gxi;h=J2)>  
at,Xad\j  
smIZ:L%  
 乘以最大调制折射率（0.05），通过Manipulation→Operation with Constant→Multiply Constant函数。 fOE:~3Q  
L]K*Do  
6ynQCD  
 将数据转换成数据阵列：Manipulation→Create Numerical Data Array（参见下一张）。 o4w+)hh  
~1
|sf8  
iV'-j,-i  
iBp 71x65  
 数据阵列可用于存储折射率调制。 l>~:lBO  
 选择在下一个对话框中将实部转化为一个数据阵列图。 puZ<cV e/  
 插值应该设置为Nearest Neighbor来得到一个像素化折射率调制。 k5!k3yI  
u+I-!3J87  
5.X/Y采样介质 O3bK>9<K  
_\@i&3hkx  
 GRIN扩散器层将由双界面元件模拟。 e!tgWYN  
 这个元件可以在平面层和任意折射率调制之间进行模拟。 *n}9_V%  
 元件厚度对应于层厚度12.656μm。 j@GMZz<  
 折射率调制由采样x/y调制介质模拟。 y^;qT_)#  
;4 ?%k )  
:&?#~NFH  
lmH!I)5  
 基材丙烯酸的离散数据应该从miscellaneous材料目录中加载。 }^`{YD  
 折射率调制的数据阵列必须设置到介质中。 pxI*vgfN7  
 应该选择像素化折射率调制。 \M>AN Z}  
}[LK/@h  
B1nb23SY T  
 优化的GRIN介质是周期性结构。 只优化和指定一个单周期。 s3J T1TX  
 介质必须切换到周期模式。周期是1.20764μm×1.20764μm。 ^jf$V#z0/  
WCR+ZXI?1  
6.通过GRIN介质传播 pM(y?zGt  
yA%[u.{  
*\S>dhJ4  
Z:T4Z}4N  
 通过折射率调制层传播的传播模型： N..9N$+(  
- 薄元近似 zN2sipJS8  
- 分步光束传播方法。 NA/+bgyuT>  
 对于这个案例，薄元近似足够准确。 `&pb`P<`  
 在传播面板上选择传播方法，并且编辑传播设置。 cgz'6q'T  
 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）。 
}Ecm  
;A-Ef  
7.模拟结果 Jc:G7}j6  
.-RWlUe;,  
0 |F(qR  
8.结论 K9w24Oka  
e}K
;5o=I  
 VirtualLab Fusion支持设计GRIN衍射光学元件和全息图。 $<ZX};/D  
 优化的GRIN元件可以生成任意的二维强度分布。 =602%ef\  
 可以模拟通过x/y平面上任意调制的介质中的光传播。