[技术]设计和分析GRIN扩散器（完整） [复制链接]

1.模拟任务 ggfCfn
 
W!=ur,F+  
 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。 mOyNl -f  
 设计包括两个步骤： *`Ge8?qC  
- 设计相位函数来生成一个角谱Top Hat分布。 q8R,#\T*  
- 基于相位调制来计算对应的折射率调制。 #W_-S0>&  
 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。 q"f7$  
jsKKg^g  
l6MBnvi  
照明光束参数 C&EA@U5X^  
n#4T o;CS  
ye}86{l  
波长：632.8nm 4Y G\<Zf  
激光光束直径（1/e2）：700um  7(o:J  
*N6sxFs  
理想输出场参数 (Bpn9}F-V.  
DwTVoCC  
Gsm.a  
直径：1° -y$<fu9 e  
分辨率：≤0.03° 4T){z^"   
效率：>70% +lf`Dd3  
杂散光：<20% {9Q**U`w  
j~9![s!  
HA&hu/mw_  
2.设计相位函数 jG#
e%`'  
,WoV)L'?  
H>-{.E
1bG  
E429<LQI/  
 相位的设计请参考会话编辑器 qR%as0;  
 Sc563_GRIN_Diffuser_1.seditor和优化文档Sc563_GRIN_Diffuser_2.dp。 7Fzr\&  
 设计没有离散相位级的phase-only传输。 mMCd  
{t]8#[lo  
3.计算GRIN扩散器 ?+{_x^  
 GRIN扩散器应该包含一个1mm厚度石英玻璃作为基板，和一个折射率调制的丙烯酸薄层。 dtV7YPz4+  
 最大折射率调制为△n=+0.05。 _vAc/_N  
 最大层厚度如下： A9GSeW<  
'@^mesMG  
4.计算折射率调制 j5~~%  
4#B56f8  
从IFTA优化文档中显示优化的传输 D|vck1C5,  
e%=SgXl2t  
 将传输相位转变为实部，通过函数Manipulation→Field Quantity Operations→Move→Phase to Real。 LGYg@DR  
G//hZwf0  
\@{TF((Y  
 生成正向函数，通过Manipulation→Amplitude/Real Part Manipulation→Lift Positive函数。 _+Pz~_+kS  
hw B9N  
1V,DcolRY  
 乘以最大调制折射率（0.05），通过Manipulation→Operation with Constant→Multiply Constant函数。 Nr*o RYY  
9!dG Xq  
rWN%j)#+  
 将数据转换成数据阵列：Manipulation→Create Numerical Data Array（参见下一张）。 h5v=h>c  
m,rkKhXP  
E$v!Z;A  
d-H03F@N  
 数据阵列可用于存储折射率调制。 dvAz}3p0]  
 选择在下一个对话框中将实部转化为一个数据阵列图。 5'|W
(yR}  
 插值应该设置为Nearest Neighbor来得到一个像素化折射率调制。 8rLhOA  
u!FF{~5cs  
5.X/Y采样介质 JI&.d:  
DX/oHkLD'  
 GRIN扩散器层将由双界面元件模拟。 :=:m4UJ
b  
 这个元件可以在平面层和任意折射率调制之间进行模拟。 wEU=R>j
.  
 元件厚度对应于层厚度12.656μm。 c?Mbyay  
 折射率调制由采样x/y调制介质模拟。 7GJcg7s*T  
@oD2_
D2  
:8A@4vMS)?  
sy(.p^Z  
 基材丙烯酸的离散数据应该从miscellaneous材料目录中加载。 E!=Iz5
 
 折射率调制的数据阵列必须设置到介质中。 Wo5%@C#M  
 应该选择像素化折射率调制。 \9R=fA18  
onIZ&wrk  
1c*;Lr.K  
 优化的GRIN介质是周期性结构。 只优化和指定一个单周期。 4)p ID`  
 介质必须切换到周期模式。周期是1.20764μm×1.20764μm。 R}D[ z7  
BxaGBK<k  
6.通过GRIN介质传播 /^WOrMR  
oE,TA2  
tF.N  
_Ec"[xW  
 通过折射率调制层传播的传播模型： nZEew.T:6  
- 薄元近似 @qB>qD~WsD  
- 分步光束传播方法。 blkPsp)m"  
 对于这个案例，薄元近似足够准确。 +DE;aGQ.z?  
 在传播面板上选择传播方法，并且编辑传播设置。 $dsLU5]1o  
 场采样必须设置为手动模式并且采样距离为4.5μm（半像素尺寸）。 00yWk_w  
Qve5qJ  
7.模拟结果 ~G.MaSm  
(g1Op~EM  
`w)yR>lqh  
8.结论 *Xh#W7,<  
:G&:v  
 VirtualLab Fusion支持设计GRIN衍射光学元件和全息图。 S.pXo'}  
 优化的GRIN元件可以生成任意的二维强度分布。 `r0lu_.$]4  
 可以模拟通过x/y平面上任意调制的介质中的光传播。