[技术]设计和分析GRIN扩散器（完整） [复制链接]

1.模拟任务 bAeN>~WvY  
Auhw(b>}TW  
 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。 :W5*fE(i  
 设计包括两个步骤： yWIM,2x}  
- 设计相位函数来生成一个角谱Top Hat分布。 $Aww5G5e  
- 基于相位调制来计算对应的折射率调制。 [|U
W_Bz  
 设计相位函数是基于案例DO.002。在开始设计一个梯度折射率扩散器之前，我们迫切地推荐您先阅读这个案例。 x8p#WB  
*iF>}yhe  
Df;FOTTi%  
照明光束参数 .<v0y"amJ  
|0(Z)s,  
F#_7mC  
波长：632.8nm HZ=Dd4!  
激光光束直径（1/e2）：700um daBu<0\  
rWbuoG+8  
理想输出场参数 !B?/6XRUx  
Ns9cx  
VL"ZC:n)-  
直径：1° !mpRLBH  
分辨率：≤0.03° wP1dPl_j:0  
效率：>70% 9QJ=?bIC#  
杂散光：<20% h 88iZK  
.hgc1  
1rC8]M.N  
2.设计相位函数 q /|<>s  
=HP_IG_  
lfu1PCe5  
}E
vyfc#D  
 相位的设计请参考会话编辑器 cl2@p@av  
 Sc563_GRIN_Diffuser_1.seditor和优化文档Sc563_GRIN_Diffuser_2.dp。 J{$C}8V  
 设计没有离散相位级的phase-only传输。 %Ua*}C   
 3P/T`)V  
3.计算GRIN扩散器 }.gDaxj  
 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。 tjOfek
U  
 最大折射率调制为△n=+0.05。 'jcDfv(v<  
 最大层厚度如下： >0+m  
'2zo  
4.计算折射率调制 MLmc]nL=  
`a:@[0r0U  
从IFTA优化文档中显示优化的传输 |x{:GW
q  
i>T{s-3v  
 将传输相位转变为实部，通过函数Manipulation→Field Quantity Operations→Move→Phase to Real。 *P:`{ZV7=W  
)aquf<u@  
*ok89ad  
 生成正向函数，通过Manipulation→Amplitude/Real Part Manipulation→Lift Positive函数。 X =S;8=N  
yqlkf$?  
e@p` -;<  
 乘以最大调制折射率（0.05），通过Manipulation→Operation with Constant→Multiply Constant函数。 ?`\<t$M
 
+Qu~UK\  
B/E1nBobC  
 将数据转换成数据阵列：Manipulation→Create Numerical Data Array（参见下一张）。 wx(|$2{h  
GfQMdLy\Z  
D.qbzJz  
S~YrXQ{_>-  
 数据阵列可用于存储折射率调制。  ceVej'  
 选择在下一个对话框中将实部转化为一个数据阵列图。 &Z=}
H0y q  
 插值应该设置为Nearest Neighbor来得到一个像素化折射率调制。 XnWr~h{b  
DXKk1u?Tq  
5.X/Y采样介质 L7n->8Qk  
{>QrI4*A  
 GRIN扩散器层将由双界面元件模拟。 ~u%9@}Oo>  
 这个元件可以在平面层和任意折射率调制之间进行模拟。 BEPDyy  
 元件厚度对应于层厚度12.656μm。 A &w)@DOe  
 折射率调制由采样x/y调制介质模拟。 :Iwe>;}  
y+Q!4A  
E_WiQ?p   
o [ar.+[  
 基材丙烯酸的离散数据应该从miscellaneous材料目录中加载。 !SiZA"  
 折射率调制的数据阵列必须设置到介质中。 TKoO\\  
 应该选择像素化折射率调制。 tDEpR  
`ZV;Le'
 
iv#9{T  
 优化的GRIN介质是周期性结构。 只优化和指定一个单周期。 7_#v_ A^  
 介质必须切换到周期模式。周期是1.20764μm×1.20764μm。 ?]kIztH  
U <4<8'  
6.通过GRIN介质传播 _PNU*E%s<  
hpWAQ#%oHm  
LfOGq%&  
5?9}^s4  
 通过折射率调制层传播的传播模型： a;*&q/{o  
- 薄元近似 b^Rg_,s  
- 分步光束传播方法。 }qV4]*+{  
 对于这个案例，薄元近似足够准确。 .vQ2w  
 在传播面板上选择传播方法，并且编辑传播设置。 e"^1- 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）。 9IMRWtZWT  
UfcM2OmbK  
7.模拟结果 ;1{S"UY  
=\X<UA}  
f=/S]o4/3  
8.结论 s%4)}w;z  
s)/i_Oe$\  
 VirtualLab Fusion支持设计GRIN衍射光学元件和全息图。
,iSs2&$m  
 优化的GRIN元件可以生成任意的二维强度分布。 \,p)  
 可以模拟通过x/y平面上任意调制的介质中的光传播。