[技术]设计和分析GRIN扩散器（完整） [复制链接]

1.模拟任务 9qnuR'BDu  
,:c:6Y^  
 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。 +[>yO _}  
 设计包括两个步骤： Q-M rH   
- 设计相位函数来生成一个角谱Top Hat分布。 & 8ccrw  
- 基于相位调制来计算对应的折射率调制。 @gs26jX~2}  
 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。 N-]\oMc2  
FrgW7`s[A  
JqL<$mSep  
照明光束参数 yW%&_s0  
37%`P\O;s  
5wT',U"+  
波长：632.8nm ;Gjv9:hUn  
激光光束直径（1/e2）：700um (PRaiE  
|3s.;wK  
理想输出场参数 
+I^+k"  
'~ j
y  
J& 1X  
直径：1° (3)C_Z  
分辨率：≤0.03° THrc H  
效率：>70% xmCm3ekmpC  
杂散光：<20% |U8>:DEl  
c2tEz&=G  
HY*l4QK  
2.设计相位函数 ~,(
0h:8  
\W3+VG2cA  
oA(. vr  
i n[n Aa  
 相位的设计请参考会话编辑器 fs]#/*RR  
 Sc563_GRIN_Diffuser_1.seditor和优化文档Sc563_GRIN_Diffuser_2.dp。 '?&B5C  
 设计没有离散相位级的phase-only传输。 *O"%tp6  
X7'h@>R  
3.计算GRIN扩散器 QT7w::ht  
 GRIN扩散器应该包含一个1mm厚度石英玻璃作为基板，和一个折射率调制的丙烯酸薄层。 ^4n2 -DvG  
 最大折射率调制为△n=+0.05。 dbf^A1HI  
 最大层厚度如下： ui s:\Uc  
9$B)hrJo  
4.计算折射率调制 @ef//G+Z"  
Y!K^-Y}  
从IFTA优化文档中显示优化的传输 e["Z!D_H  
|U;w!0  
 将传输相位转变为实部，通过函数Manipulation→Field Quantity Operations→Move→Phase to Real。 #o(?g-3  
~$ cm9>  
>=Rd3dgDG  
 生成正向函数，通过Manipulation→Amplitude/Real Part Manipulation→Lift Positive函数。 ?^e*UJNM  
)?= kb  
?M*C*/R  
 乘以最大调制折射率（0.05），通过Manipulation→Operation with Constant→Multiply Constant函数。 Xm_Ub>N5  
DzX6U[=  
_*OaiEL+:  
 将数据转换成数据阵列：Manipulation→Create Numerical Data Array（参见下一张）。 |THkS@Br  
-o!saX<  
-y7l?N5F>  
Z_eqM4{  
 数据阵列可用于存储折射率调制。 JCCx 5  
 选择在下一个对话框中将实部转化为一个数据阵列图。 .HH,l  
 插值应该设置为Nearest Neighbor来得到一个像素化折射率调制。 IdN%f]=/  
=CD:.FG.  
5.X/Y采样介质 $=;bccIob  
H4K(SGx  
 GRIN扩散器层将由双界面元件模拟。 VC_3ll]vr  
 这个元件可以在平面层和任意折射率调制之间进行模拟。 g%<{G/Tz  
 元件厚度对应于层厚度12.656μm。 gn;nS{A  
 折射率调制由采样x/y调制介质模拟。 )VSGqYr#  
juve9HaW  
'xu7AKpU)  
j,gM+4V^  
 基材丙烯酸的离散数据应该从miscellaneous材料目录中加载。 A61-AwvF8-  
 折射率调制的数据阵列必须设置到介质中。 qqO10~Xc  
 应该选择像素化折射率调制。 6 ^6uK  
y7}~T!UyfF  
7@e[:>e  
 优化的GRIN介质是周期性结构。 只优化和指定一个单周期。 A-@-?AR  
 介质必须切换到周期模式。周期是1.20764μm×1.20764μm。 rsq'60  
Vt$ $ceu  
6.通过GRIN介质传播 q(${jz4w  
[8om9 Z3  

0zq\ j  
"~i#9L/H  
 通过折射率调制层传播的传播模型： 6P/9Vh j'  
- 薄元近似 <)0LwkFtB  
- 分步光束传播方法。 plz=G}Y  
 对于这个案例，薄元近似足够准确。 [3bwbfHhi  
 在传播面板上选择传播方法，并且编辑传播设置。 @Z1?t%1  
 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）。 g'l7Jr3  
E!(`275s  
7.模拟结果 ' m#Ymp  
)Sh;UW  
@?($j)9}  
8.结论 `(w kqa  
0^-b}  
 VirtualLab Fusion支持设计GRIN衍射光学元件和全息图。 iR4,$Nn>  
 优化的GRIN元件可以生成任意的二维强度分布。 OkO@BWL  
 可以模拟通过x/y平面上任意调制的介质中的光传播。