[技术]设计和分析GRIN扩散器（完整） [复制链接]

1.模拟任务 oA+/F]XJ  
/h6K"w=='!  
 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。 d%?$
UnQ  
 设计包括两个步骤： l|{q8i#4V  
- 设计相位函数来生成一个角谱Top Hat分布。 Wl?0|{W  
- 基于相位调制来计算对应的折射率调制。 8U86-'Pq  
 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。 P-]u&m/6  
f(
SK[+aqW  
oyC5M+shP9  
照明光束参数 !DU4iq_.  
skeH~-`M@  
n[+$a)$8  
波长：632.8nm \P~h0zg?  
激光光束直径（1/e2）：700um V$o]}|  
R^*%yjy9  
理想输出场参数 :[
\M|iAo  
b';oFUU>Q  
^L4"X~eM  
直径：1° >>nOS]UL  
分辨率：≤0.03° 4 x|yzUx  
效率：>70% T@H<Fm_  
杂散光：<20% CqFk(Td9-D  
XiW~? *Z  
RwyX,|  
2.设计相位函数 X^o0t^  

$Sls9H+.  
KATu7)e&~^  
'LX]/D  
 相位的设计请参考会话编辑器 aWS_z6[t#6  
 Sc563_GRIN_Diffuser_1.seditor和优化文档Sc563_GRIN_Diffuser_2.dp。 ,::f? Gc7j  
 设计没有离散相位级的phase-only传输。 z ?L]5m`H  
K6Z/  
3.计算GRIN扩散器 fug Fk  
 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。 8.WZC1N  
 最大折射率调制为△n=+0.05。 _<^mi!Y  
 最大层厚度如下： 3sD/4 ?  
eHE?#r16Z  
4.计算折射率调制 &RB{0Q
hx  
`=%mU/v  
从IFTA优化文档中显示优化的传输 g>*P}r~;^b  
+?9. &<?  
 将传输相位转变为实部，通过函数Manipulation→Field Quantity Operations→Move→Phase to Real。 O= 84ZP%  
.o(S60iH!(  
qw<~v?{|C  
 生成正向函数，通过Manipulation→Amplitude/Real Part Manipulation→Lift Positive函数。 wGLSei-s  
,z5B"o{Et
 
wN]]t~K)Q  
 乘以最大调制折射率（0.05），通过Manipulation→Operation with Constant→Multiply Constant函数。 K#;EjR4H  
^~`t q+  
+yd{-iH  
 将数据转换成数据阵列：Manipulation→Create Numerical Data Array（参见下一张）。 nnZM{<!hF  
;%^T*?t  

Uys[0n  
wA< Fw )  
 数据阵列可用于存储折射率调制。 ab8F\%y-8  
 选择在下一个对话框中将实部转化为一个数据阵列图。 Ihy76_OZ  
 插值应该设置为Nearest Neighbor来得到一个像素化折射率调制。 ,V &RpKek  
#-7w|  
5.X/Y采样介质 Q@ghQGn#  
ana?;NvC  
 GRIN扩散器层将由双界面元件模拟。 0eFvcH:qG  
 这个元件可以在平面层和任意折射率调制之间进行模拟。 Nhrh>x[wJ  
 元件厚度对应于层厚度12.656μm。 m{?uR.O  
 折射率调制由采样x/y调制介质模拟。 (5h+b_eB  
fI }v}L^  
v=J[p;H^H  
ov|/=bzro  
 基材丙烯酸的离散数据应该从miscellaneous材料目录中加载。 x.%x|6G*  
 折射率调制的数据阵列必须设置到介质中。 krecUpo  
 应该选择像素化折射率调制。 <sor;;T  
mvXIh";  
94'0X  
 优化的GRIN介质是周期性结构。 只优化和指定一个单周期。 _ lE d8Cb  
 介质必须切换到周期模式。周期是1.20764μm×1.20764μm。 tdi^e;:?  
_ipY;  
6.通过GRIN介质传播 R4AKp1Y  
X;Q
hK] Z  
L4!T  
NsF8`rg  
 通过折射率调制层传播的传播模型： $E6bu4I  
- 薄元近似 JXAH/N&i  
- 分步光束传播方法。 I%tJLdL  
 对于这个案例，薄元近似足够准确。 ZnZ`/zNO  
 在传播面板上选择传播方法，并且编辑传播设置。 " "{#~X}  
 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）。 xC YL3hl  
cIOM}/gqv  
7.模拟结果 HOb0\X  
rssn'h  
WmTg`[  
8.结论 l g43  
L9^h.Y7  
 VirtualLab Fusion支持设计GRIN衍射光学元件和全息图。 w6G<&1iH  
 优化的GRIN元件可以生成任意的二维强度分布。 "!z9UiA  
 可以模拟通过x/y平面上任意调制的介质中的光传播。