[技术]设计和分析GRIN扩散器（完整） [复制链接]

1.模拟任务 u} y)'eH  
QFn .<@  
 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。 N_#QS}H  
 设计包括两个步骤： rnB-e?>  
- 设计相位函数来生成一个角谱Top Hat分布。 h_O6Z2J1  
- 基于相位调制来计算对应的折射率调制。 %bs6Uy5g)a  
 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。 aZK%?c  
8t{-  
E038p]M!  
照明光束参数 
+Usy  
.<GU2&;!  
&
~ =q1?  
波长：632.8nm ~N2<-~=si  
激光光束直径（1/e2）：700um u19d!#g  
.W>LsEk  
理想输出场参数 Yh=/?&*  
aTJs.y-I~  
3v oas  
直径：1° *{}Y :  
分辨率：≤0.03° 1trk  
效率：>70% . 4$SNzv3V  
杂散光：<20% v.wHj@  
MiB"CcU  
"qb1jv#to  
2.设计相位函数 4dfR}C  
0~.OMG:=  
d(LX;sq?  
Wnp\yx`  
 相位的设计请参考会话编辑器 pf_(?\oz>  
 Sc563_GRIN_Diffuser_1.seditor和优化文档Sc563_GRIN_Diffuser_2.dp。 s\7]"3:wD  
 设计没有离散相位级的phase-only传输。 -kFPmM;  
r-Nv<
oH;  
3.计算GRIN扩散器 uif1)y`Q$C  
 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。 =#tQhg,_  
 最大折射率调制为△n=+0.05。 s>i`=[qFc  
 最大层厚度如下： Ucj eB  
D_n(T')  
4.计算折射率调制 ]`p*ZTr)\  
*U[Nn5#?  
从IFTA优化文档中显示优化的传输 L.5 /wg  
V(-=@UW  
 将传输相位转变为实部，通过函数Manipulation→Field Quantity Operations→Move→Phase to Real。 4T]n64Yid  
!N, Oe<  
#M9rt~4  
 生成正向函数，通过Manipulation→Amplitude/Real Part Manipulation→Lift Positive函数。 ?8{x/y:  
Tc{n]TV  
FZUN*5`  
 乘以最大调制折射率（0.05），通过Manipulation→Operation with Constant→Multiply Constant函数。 @wzzI 7}C  
OPYl#3I  
WH@CH4WM  
 将数据转换成数据阵列：Manipulation→Create Numerical Data Array（参见下一张）。 TB!z:n  
X>0$zE@0  
?3X(`:KB  
.Xq4QR .  
 数据阵列可用于存储折射率调制。 3,Dc}$t  
 选择在下一个对话框中将实部转化为一个数据阵列图。 ZS@Gt  
 插值应该设置为Nearest Neighbor来得到一个像素化折射率调制。 7RH1,k  
@U~i<kt  
5.X/Y采样介质 IWRo$Yu  
( !K?^si  
 GRIN扩散器层将由双界面元件模拟。 9e`.H0  
 这个元件可以在平面层和任意折射率调制之间进行模拟。 H%}ro.u  
 元件厚度对应于层厚度12.656μm。 HAkEJgV  
 折射率调制由采样x/y调制介质模拟。 mBp3_E.t  
|U~m8e&:  
{C%#r@6  
=th(Hdk17  
 基材丙烯酸的离散数据应该从miscellaneous材料目录中加载。 J\WUBt-M  
 折射率调制的数据阵列必须设置到介质中。 A,P_|  
 应该选择像素化折射率调制。 6}Iu~|5  
"ggViIOw&  
(JgW")M`cY  
 优化的GRIN介质是周期性结构。 只优化和指定一个单周期。 4| 6<nk_  
 介质必须切换到周期模式。周期是1.20764μm×1.20764μm。 zc}qAy'<  
@Lp;p$G`  
6.通过GRIN介质传播 tA*hh"9  
XAn{xNpz  
2l7Sbs7  
BdK2I!mm  
 通过折射率调制层传播的传播模型： o@p(8=x  
- 薄元近似 3)?v  
- 分步光束传播方法。 5BztOYn,  
 对于这个案例，薄元近似足够准确。 FuA8vTV{  
 在传播面板上选择传播方法，并且编辑传播设置。 *%{  
 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）。 HQpw2bdy  
 AU3Ou5  
7.模拟结果 #/UlW  
cz2guUu  
0<,Q7onDD:  
8.结论 )_MIUQ%  
u-31$z<<5}  
 VirtualLab Fusion支持设计GRIN衍射光学元件和全息图。 |GDf<\  
 优化的GRIN元件可以生成任意的二维强度分布。 FN25,Q8:*I  
 可以模拟通过x/y平面上任意调制的介质中的光传播。