[技术]设计和分析GRIN扩散器（完整） [复制链接]

1.模拟任务 fhn
0^Qc"+  
0+:.9*g=k  
 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。 C5RDP~au  
 设计包括两个步骤： E(U}$Zey  
- 设计相位函数来生成一个角谱Top Hat分布。 (*fsv g~  
- 基于相位调制来计算对应的折射率调制。 :7>Si%  
 设计相位函数是基于案例DO.002。在开始设计一个梯度折射率扩散器之前，我们迫切地推荐您先阅读这个案例。 J0p,P.G  
Azz]TO  
e?lqs,m@"  
照明光束参数 /9w}[y*E  
W@$p'IBwm  
6eK^T=  
波长：632.8nm p go\(K0  
激光光束直径（1/e2）：700um q%:Jmi>  
(Fgt#H(B  
理想输出场参数 r IK|}5  
sqZHk+<%  
*u{.K:.I  
直径：1° F<(xz=  
分辨率：≤0.03° Eq<#pX6  
效率：>70% Z%OSW  
杂散光：<20% H@j^,  
2aje$w-  
nG%j4r ;  
2.设计相位函数 #Aanv  
l*:p==  
P/
PS(`  
\!V6` @0KC  
 相位的设计请参考会话编辑器 ;W*$<~_  
 Sc563_GRIN_Diffuser_1.seditor和优化文档Sc563_GRIN_Diffuser_2.dp。 =W|Q0|U  
 设计没有离散相位级的phase-only传输。 uATBt  
-<O:isB  
3.计算GRIN扩散器 6Rf5  
 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。 e#OU {2X  
 最大折射率调制为△n=+0.05。 +Ae.>%}  
 最大层厚度如下： ::`j@ ]  
3z#;0n
}  
4.计算折射率调制 Mk9kGP%  
7=AKQ7BB>b  
从IFTA优化文档中显示优化的传输 uU\iji\  
/&dt!.WY^  
 将传输相位转变为实部，通过函数Manipulation→Field Quantity Operations→Move→Phase to Real。 si;]C~X*  
68!fcK  
tj&A@\/  
 生成正向函数，通过Manipulation→Amplitude/Real Part Manipulation→Lift Positive函数。 5nn*)vK {  
QE}@|H9xs  
3U`.:w`  
 乘以最大调制折射率（0.05），通过Manipulation→Operation with Constant→Multiply Constant函数。 %%>?<4t  
3*TS 4xX  
t;1NzI$^  
 将数据转换成数据阵列：Manipulation→Create Numerical Data Array（参见下一张）。 e.GzGX  
Ja&%J:  
{LeEnh-  
]O\W<'+V  
 数据阵列可用于存储折射率调制。 o|W? a#_\  
 选择在下一个对话框中将实部转化为一个数据阵列图。 ~z}au"k  
 插值应该设置为Nearest Neighbor来得到一个像素化折射率调制。 F1=+<]!  
GT.^u#r  
5.X/Y采样介质 e`rY]X  
7GUJ&U)J  
 GRIN扩散器层将由双界面元件模拟。 !tdfTf$  
 这个元件可以在平面层和任意折射率调制之间进行模拟。 xVyUUzXs  
 元件厚度对应于层厚度12.656μm。 %E\%nTV  
 折射率调制由采样x/y调制介质模拟。 &B4U
)  
z Y|g#V-  
z)~!G~J]  
3$cF)5Vf  
 基材丙烯酸的离散数据应该从miscellaneous材料目录中加载。 a=FRJQ8S  
 折射率调制的数据阵列必须设置到介质中。 zOOX>3^  
 应该选择像素化折射率调制。 ftPw6  
YM|S<  
&3f.78a  
 优化的GRIN介质是周期性结构。 只优化和指定一个单周期。 N96BWgT  
 介质必须切换到周期模式。周期是1.20764μm×1.20764μm。 j#f&!&G5<&  
,
no:6&#  
6.通过GRIN介质传播 =R.9"7~2x  
VW
v0\:,G  
(<Xdj^v  
eLny-.i,7  
 通过折射率调制层传播的传播模型： 2&fwr>!$  
- 薄元近似 n y)P  
- 分步光束传播方法。 ([-=NT}Aq  
 对于这个案例，薄元近似足够准确。 syf"{bBe  
 在传播面板上选择传播方法，并且编辑传播设置。 Z5L1^  
 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）。 lKUm_; m  

Ekme62Q>u  
7.模拟结果 ef;L|b%pp  
~,68S^nP)H  
\ZR
oTh  
8.结论 ZD%_PgiT  
1>VS/H`  
 VirtualLab Fusion支持设计GRIN衍射光学元件和全息图。 0Zh _Q  
 优化的GRIN元件可以生成任意的二维强度分布。 eF^"{a3b  
 可以模拟通过x/y平面上任意调制的介质中的光传播。