[技术]设计和分析GRIN扩散器（完整） [复制链接]

1.模拟任务 l(8@?t^;  
p uW  
 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。 7MhaLkB_6  
 设计包括两个步骤： <9S5  
- 设计相位函数来生成一个角谱Top Hat分布。 )eH?3""  
- 基于相位调制来计算对应的折射率调制。 m1RjD$fM
 
 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。 /lc4oXG8  
{O4&HW%  
p &i+i  
照明光束参数 ~bgM*4GW  
4p>,
 
w3"%d~/[x  
波长：632.8nm i({MID)/_  
激光光束直径（1/e2）：700um \c
HFV  
OUy}1%HY  
理想输出场参数  }D!o=Mg^  
S>d7q  
[f]:hJi  
直径：1° -2Dgr\M  
分辨率：≤0.03° *56q4\1  
效率：>70% /mK]O7O7  
杂散光：<20% )!'7!" $  
8(* ze+8  
tQ)l4Y 8  
2.设计相位函数 SOluTFxUw  
0hq\{pw_y*  
&Zo+F]3d  
;33SUgX  
 相位的设计请参考会话编辑器 zRB LkrC  
 Sc563_GRIN_Diffuser_1.seditor和优化文档Sc563_GRIN_Diffuser_2.dp。 -9R.mG  
 设计没有离散相位级的phase-only传输。 m(CsO|pz  
Gy
c_B  
3.计算GRIN扩散器 5.l
g*vh  
 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。 u|(Iu}sE=  
 最大折射率调制为△n=+0.05。 l=47#zbpZ]  
 最大层厚度如下： w=thaF.  
0RN7hpf&`  
4.计算折射率调制 Kn}Y7B{  
;VbB]aUg  
从IFTA优化文档中显示优化的传输 +#6f)H(P]  
}S}%4c>  
 将传输相位转变为实部，通过函数Manipulation→Field Quantity Operations→Move→Phase to Real。 ?_. SV g  
M[L@ej  
Z
.N9e  
 生成正向函数，通过Manipulation→Amplitude/Real Part Manipulation→Lift Positive函数。 '~xiD?:  
&0OH:P%  
+[pJr-k  
 乘以最大调制折射率（0.05），通过Manipulation→Operation with Constant→Multiply Constant函数。 hfs QAa  

wYh]3  
ZpZoOdjslV  
 将数据转换成数据阵列：Manipulation→Create Numerical Data Array（参见下一张）。 iN2591S  
x#t?`  
*]ME]2qP  
y 48zsm{  
 数据阵列可用于存储折射率调制。 r(g2&}o\  
 选择在下一个对话框中将实部转化为一个数据阵列图。 $LtCI  
 插值应该设置为Nearest Neighbor来得到一个像素化折射率调制。 r<'B\.#tp>  
6.vwK3\>~  
5.X/Y采样介质 )b,FE}YX  
dDl_Pyg4K  
 GRIN扩散器层将由双界面元件模拟。 35YDP|XZb  
 这个元件可以在平面层和任意折射率调制之间进行模拟。 TIno"tc3  
 元件厚度对应于层厚度12.656μm。 vSk1/  
 折射率调制由采样x/y调制介质模拟。 S~GS:E#  
_FN#Vq2  
vH6.;j'^  
t]xR`Rr;X  
 基材丙烯酸的离散数据应该从miscellaneous材料目录中加载。 D+7[2$:z  
 折射率调制的数据阵列必须设置到介质中。 hjp,v)#  
 应该选择像素化折射率调制。 3&B- w  
S*H @`Do%d  
E-#C#B  
 优化的GRIN介质是周期性结构。 只优化和指定一个单周期。 "}:SXAZ5`  
 介质必须切换到周期模式。周期是1.20764μm×1.20764μm。 >eX9
dA3X  
AdRK)L  
6.通过GRIN介质传播 B8zc#0!1  
COA>y?  
H~W
=#Cx  
vP,$S^7$  
 通过折射率调制层传播的传播模型： EHrr}&  
- 薄元近似 H)5"<=]  
- 分步光束传播方法。 Q 2B  
 对于这个案例，薄元近似足够准确。 ;6*$!^*w  
 在传播面板上选择传播方法，并且编辑传播设置。 66scBi_d  
 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）。 =an0PN  
Xkf|^-n  
7.模拟结果 i_p-|I:hQ  
LPkl16yZ  
<,Jx3yq  
8.结论 [f=Y*=u9,  
`?SLp  
 VirtualLab Fusion支持设计GRIN衍射光学元件和全息图。 I~,bZA  
 优化的GRIN元件可以生成任意的二维强度分布。 <6C:\{eo  
 可以模拟通过x/y平面上任意调制的介质中的光传播。