[技术]设计和分析GRIN扩散器（完整） [复制链接]

1.模拟任务 tAep_GR  
3l`"(5  
 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。 sVP\EF8PY  
 设计包括两个步骤： Ufi#y<dP  
- 设计相位函数来生成一个角谱Top Hat分布。 O,^s)>c  
- 基于相位调制来计算对应的折射率调制。 Oz_CEMcy  
 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。 nIBeZof  
' ZTRl+  
p}!)4EI=  
照明光束参数 n2AoEbd  
./7-[d  
6K8v:yYPa  
波长：632.8nm S3U]AH)C  
激光光束直径（1/e2）：700um @%u}|iF|  
n;xzjq-  
理想输出场参数 7u^wO<  
/>9`Mbg[G  
U{lf$  
直径：1° #2Q%sE?  
分辨率：≤0.03° jM6$R1HX  
效率：>70% Ym]g0a  
杂散光：<20% p
cscNUp  
zSsBbu:  
RB
""(<  
2.设计相位函数 hr'?#K  
t W   
n@bkZ/G  
sP@XV/`3L6  
 相位的设计请参考会话编辑器 Qz{Vl>"  
 Sc563_GRIN_Diffuser_1.seditor和优化文档Sc563_GRIN_Diffuser_2.dp。 {*CG&-k2D  
 设计没有离散相位级的phase-only传输。 &"t
Qpw5  
(kK8 OxfF  
3.计算GRIN扩散器 ';v2ld 9  
 GRIN扩散器应该包含一个1mm厚度石英玻璃作为基板，和一个折射率调制的丙烯酸薄层。 GpXf)
.a@  
 最大折射率调制为△n=+0.05。 a>8]+@  
 最大层厚度如下： t,XbF  
leizjL\P  
4.计算折射率调制 d9e~><bPJ  
]+qd|}^  
从IFTA优化文档中显示优化的传输 ;VCFDE{K=  
*Y53bZ  
 将传输相位转变为实部，通过函数Manipulation→Field Quantity Operations→Move→Phase to Real。 ZZ!6O/M  
q(s0dkrj  
l&] %APL  
 生成正向函数，通过Manipulation→Amplitude/Real Part Manipulation→Lift Positive函数。 
xK1w->[  
zKYN5|17  
,T 3M  
 乘以最大调制折射率（0.05），通过Manipulation→Operation with Constant→Multiply Constant函数。 ~k 6V?z}  
}L{GwiDMDl  
1#>uqUxah  
 将数据转换成数据阵列：Manipulation→Create Numerical Data Array（参见下一张）。 *E|3Vy{4  
O6-';H:I]L  
+\PLUOk  
ep48 r>  
 数据阵列可用于存储折射率调制。 _Eq,udCso  
 选择在下一个对话框中将实部转化为一个数据阵列图。 t?weD{O  
 插值应该设置为Nearest Neighbor来得到一个像素化折射率调制。 8193d%Wb  
i}<fg*6@E  
5.X/Y采样介质 4uE/!dT  
T0@<u  
 GRIN扩散器层将由双界面元件模拟。 JGzEm>_m  
 这个元件可以在平面层和任意折射率调制之间进行模拟。 Jl6biJx  
 元件厚度对应于层厚度12.656μm。 |w_l~xYV)  
 折射率调制由采样x/y调制介质模拟。 @v/Ae_q!  
] TZ/=Id  
OCqknA  
h:z$uG  
 基材丙烯酸的离散数据应该从miscellaneous材料目录中加载。 G&6`?1k  
 折射率调制的数据阵列必须设置到介质中。 fE>JoQs38  
 应该选择像素化折射率调制。 &,/-<y-S  
*'n=LB8R  
mG*Yv  
 优化的GRIN介质是周期性结构。 只优化和指定一个单周期。 4>HQ2S{t  
 介质必须切换到周期模式。周期是1.20764μm×1.20764μm。 YZ->ep}  
cSTL.QF  
6.通过GRIN介质传播 VjiwW%UOM  
_w5c-\-PUM  
hx~rq`{  
;Q5o38(  
 通过折射率调制层传播的传播模型： q?0&0  
- 薄元近似 \/m-G:|  
- 分步光束传播方法。
xWWVU}fd1  
 对于这个案例，薄元近似足够准确。 =| r% lx  
 在传播面板上选择传播方法，并且编辑传播设置。 lj*=bK  
 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）。 WZbRR.TxO  
j2hp*C'^  
7.模拟结果 ~Bt>Y  
4 `}6W>*R  
[/J(E\9  
8.结论 B-$ps=G+z  
j#VR>0oC]\  
 VirtualLab Fusion支持设计GRIN衍射光学元件和全息图。 _#<7s`i  
 优化的GRIN元件可以生成任意的二维强度分布。 &c= 3BEh  
 可以模拟通过x/y平面上任意调制的介质中的光传播。