[技术]设计和分析GRIN扩散器（完整） [复制链接]

1.模拟任务 H
c4]2pf  
4jj@"*^a  
 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。 5B@+$D[0?3  
 设计包括两个步骤： 50Co/-)j  
- 设计相位函数来生成一个角谱Top Hat分布。 QVI4<Rxg  
- 基于相位调制来计算对应的折射率调制。 B9n$8QS  
 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。 ]7-*1kL8=~  
hO@'WoniW  
3xh~xE  
照明光束参数 'ac %]}`-  
-D0kp~AO4N  
*K'(t  
波长：632.8nm Y|g8xkI}XB  
激光光束直径（1/e2）：700um 0S;H`w_S  
; 7[
5%xM  
理想输出场参数 4E}/{1  
}i./,  
!i
A0u  
直径：1° (5re'Pl  
分辨率：≤0.03° ,l#Ev{  
效率：>70% KZ pqbI Z  
杂散光：<20% ~
%B^`s  
!&Vp5]c  
CYmwT>P+*4  
2.设计相位函数 q<yp6Q3^  
_K3?0<=4  
3VbMW,_&"  
YgCJ s;  
 相位的设计请参考会话编辑器 mTT1,|  
 Sc563_GRIN_Diffuser_1.seditor和优化文档Sc563_GRIN_Diffuser_2.dp。 ?k]^?7GN  
 设计没有离散相位级的phase-only传输。 { ,qm=Xjq  
X<m#:0iD  
3.计算GRIN扩散器 _<|NVweFS  
 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。 (V)nHF*<>  
 最大折射率调制为△n=+0.05。 U@
!e&QPn  
 最大层厚度如下： Ro`9Ibqr  
\L-o>O  
4.计算折射率调制 <<
W{nSm#  
|?hNl2m  
从IFTA优化文档中显示优化的传输 $a>,sL&;  
HKbyi~8N=  
 将传输相位转变为实部，通过函数Manipulation→Field Quantity Operations→Move→Phase to Real。 f^b.~jXSR}  
FCnOvF65  
9&}$C]`  
 生成正向函数，通过Manipulation→Amplitude/Real Part Manipulation→Lift Positive函数。 W+d=BnOa8  
DJvmwFx  
^pruQp1X  
 乘以最大调制折射率（0.05），通过Manipulation→Operation with Constant→Multiply Constant函数。 N"1o> !  
:jlKj}4A  
ul$k xc=N  
 将数据转换成数据阵列：Manipulation→Create Numerical Data Array（参见下一张）。 $L7Z_JD5  
hkB/ OJ  
]
Jz2[F"J  
jD1/`g%  
 数据阵列可用于存储折射率调制。 >W Tn4SW@  
 选择在下一个对话框中将实部转化为一个数据阵列图。 $`,10uw  
 插值应该设置为Nearest Neighbor来得到一个像素化折射率调制。 .}!"J`{W  
m:&go2Y  
5.X/Y采样介质 uF,F<%d  
L/\s~*:M  
 GRIN扩散器层将由双界面元件模拟。 C+o1.#]JM  
 这个元件可以在平面层和任意折射率调制之间进行模拟。 5My4a9  
 元件厚度对应于层厚度12.656μm。 @+Ch2Lod  
 折射率调制由采样x/y调制介质模拟。 vZMb/}-o  
c\A 4-08  
Rp.42v#ck  
UMtnb:ek  
 基材丙烯酸的离散数据应该从miscellaneous材料目录中加载。 gQ90>
P:  
 折射率调制的数据阵列必须设置到介质中。 #&0G$~  
 应该选择像素化折射率调制。 |H-%F?<{  
hOFC8g  
<@:RS$"i  
 优化的GRIN介质是周期性结构。 只优化和指定一个单周期。 o%3i(H  
 介质必须切换到周期模式。周期是1.20764μm×1.20764μm。 e1cqzhI=nA  
eXKpum~  
6.通过GRIN介质传播 #+CH0Z  
WB)pE'5  
`1Ui  
NM FgCL  
 通过折射率调制层传播的传播模型： dfy]w4ETB  
- 薄元近似 <pA%|]  
- 分步光束传播方法。 x[u4>f  
 对于这个案例，薄元近似足够准确。 X1DE   
 在传播面板上选择传播方法，并且编辑传播设置。 X~UrAG}_  
 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）。 XLHi  
}2xgm9j<  
7.模拟结果 qwhDv+o  
2i9FzpC3  
RE._Ov>  
8.结论 \_io:{M  
Q|KD$2rB  
 VirtualLab Fusion支持设计GRIN衍射光学元件和全息图。 r+=%Ag  
 优化的GRIN元件可以生成任意的二维强度分布。 ":v^Y 9  
 可以模拟通过x/y平面上任意调制的介质中的光传播。