[技术]设计和分析GRIN扩散器（完整） [复制链接]

1.模拟任务 j5~nLo2  
4elA<<  
 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。 MGfIA
?u  
 设计包括两个步骤： xG~7kj3  
- 设计相位函数来生成一个角谱Top Hat分布。 la{Iqm{i  
- 基于相位调制来计算对应的折射率调制。 %(i(Cf8@  
 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。 =+"=|cQ  
)9s 6(Iu  
Io\tZXB  
照明光束参数 <MzXTy3\  
i[40p!~  
iJVm=0WS^  
波长：632.8nm 5rlZ'>I.  
激光光束直径（1/e2）：700um v/z~ j  
1ILAUtf)  
理想输出场参数 O#3PUuE%d  
o*Kl`3=]  
XO,gEn&6V  
直径：1° }Sv\$h  
分辨率：≤0.03° Dh.pH1ZY3n  
效率：>70% +~f5dJyk`  
杂散光：<20% gSt'<v  
B0$.oavC  
3U&rK)F  
2.设计相位函数 :!<U"AC  
8G?OZ47k#  
mt*/%>@7R  
WYY&MHp  
 相位的设计请参考会话编辑器 2'5
u}G9  
 Sc563_GRIN_Diffuser_1.seditor和优化文档Sc563_GRIN_Diffuser_2.dp。 r"W,G/;h  
 设计没有离散相位级的phase-only传输。 JsV-:J  
&LDA=B  
3.计算GRIN扩散器 idSc#n22  
 GRIN扩散器应该包含一个1mm厚度石英玻璃作为基板，和一个折射率调制的丙烯酸薄层。 yYn7y1B  
 最大折射率调制为△n=+0.05。 z%~rQa./$  
 最大层厚度如下： A_}6J,*u  
t>%+[7?6  
4.计算折射率调制 qJYEsI2M  
-,^Z5N#\|  
从IFTA优化文档中显示优化的传输 K~Z$NS^W&  
f}uW(:f  
 将传输相位转变为实部，通过函数Manipulation→Field Quantity Operations→Move→Phase to Real。 f&88N<)  
@D7/u88|  
-Ta| qQa  
 生成正向函数，通过Manipulation→Amplitude/Real Part Manipulation→Lift Positive函数。 @lTd,V5f  
Ah Rvyj  
b_>x;5k  
 乘以最大调制折射率（0.05），通过Manipulation→Operation with Constant→Multiply Constant函数。 <-O^ol,fX  
S/
)yi  
Ys+NIV#Q  
 将数据转换成数据阵列：Manipulation→Create Numerical Data Array（参见下一张）。 NkY7Hg0  
JHCXUT-r{  
9 gWqs'  
6<{XwmM  
 数据阵列可用于存储折射率调制。 ]/c!;z  
 选择在下一个对话框中将实部转化为一个数据阵列图。 5 ]l8l+  
 插值应该设置为Nearest Neighbor来得到一个像素化折射率调制。 /
MV2#P@  
U]64HuL  
5.X/Y采样介质 ) $=!e%{  
e(Y5OTus  
 GRIN扩散器层将由双界面元件模拟。 Uo=_=.GQ  
 这个元件可以在平面层和任意折射率调制之间进行模拟。 LQXMGgp  
 元件厚度对应于层厚度12.656μm。 )bl^:C  
 折射率调制由采样x/y调制介质模拟。 CQ/ps,~M  
U_<k*o@
:  
cs0rz= ZdH  
ak$D1#hY  
 基材丙烯酸的离散数据应该从miscellaneous材料目录中加载。 ` 3h,Cy^  
 折射率调制的数据阵列必须设置到介质中。 RLR\*dL1  
 应该选择像素化折射率调制。 MD>xRs   
KU 98"b5  
?eOw8Rom  
 优化的GRIN介质是周期性结构。 只优化和指定一个单周期。 gaU1A"S}  
 介质必须切换到周期模式。周期是1.20764μm×1.20764μm。 6h{>U*N"&d  
IA^*?,AZy  
6.通过GRIN介质传播 2g$;ZBHO|8  
^17i98w  
JV@b(x`  
QW= X#yrDO  
 通过折射率调制层传播的传播模型： mV#U=zqb!S  
- 薄元近似 (Ky$(Ubb#6  
- 分步光束传播方法。 |^C35 6M>  
 对于这个案例，薄元近似足够准确。 Fr)6<9%xVm  
 在传播面板上选择传播方法，并且编辑传播设置。 #@}wl  
 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）。  7;$[s6$  
ujh`&GiB+  
7.模拟结果 M=#g_*d  
lc\%7
-%:5  
KhZ\q|5  
8.结论 'Oa(]Br[  
8om)A0S  
 VirtualLab Fusion支持设计GRIN衍射光学元件和全息图。 V~

]&1  
 优化的GRIN元件可以生成任意的二维强度分布。 D),hSqJ"  
 可以模拟通过x/y平面上任意调制的介质中的光传播。