[技术]设计和分析GRIN扩散器（完整） [复制链接]

1.模拟任务 @})]4H  
>xB[k-C4  
 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。 .`@)c/<0  
 设计包括两个步骤： yNU.<d 5  
- 设计相位函数来生成一个角谱Top Hat分布。 {>rGe#Vu  
- 基于相位调制来计算对应的折射率调制。 T_3JAH e  
 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。 nEgD
wJ<wl  
OJ!=xTU%h  
t'{IE!_  
照明光束参数 3 jRI@  
SSo7 U  
p;0p!~F=49  
波长：632.8nm mJN*DP{  
激光光束直径（1/e2）：700um Md[M}d8
 
^T&@(|o  
理想输出场参数 hw9qnSeRy  
}fT5(+ Wo  

i&_&4  
直径：1° INjr$'*  
分辨率：≤0.03° Ef~Ar@4fA  
效率：>70% -'%>Fon  
杂散光：<20% Ql8s7%  
:XFr"aSt  
d":GsI?3  
2.设计相位函数 OAw- -rl  
z}z 6Vg  
e !2SO*O  
7H!/et?S,  
 相位的设计请参考会话编辑器 M%(^GdI#Vf  
 Sc563_GRIN_Diffuser_1.seditor和优化文档Sc563_GRIN_Diffuser_2.dp。 "\`>Ll  
 设计没有离散相位级的phase-only传输。 E>I\m!ue  
UYw=i4J'  
3.计算GRIN扩散器 19j"Zxdg Y  
 GRIN扩散器应该包含一个1mm厚度石英玻璃作为基板，和一个折射率调制的丙烯酸薄层。 50jZu'z:  
 最大折射率调制为△n=+0.05。 0aM&+j\q}  
 最大层厚度如下： K{EDmC  
scQnL'\  
4.计算折射率调制 !%X#;{  
kWMz;{I5*w  
从IFTA优化文档中显示优化的传输 fPBJ%SZ  
U]AJWC6  
 将传输相位转变为实部，通过函数Manipulation→Field Quantity Operations→Move→Phase to Real。 "zZZ h  
A~)#  
h"3Mj*
s  
 生成正向函数，通过Manipulation→Amplitude/Real Part Manipulation→Lift Positive函数。 sD ,=_q@  
Em ;2fh  
q/#pol  
 乘以最大调制折射率（0.05），通过Manipulation→Operation with Constant→Multiply Constant函数。 pt$\pQ  
?RQ_LA;  
cMK}BHOC  
 将数据转换成数据阵列：Manipulation→Create Numerical Data Array（参见下一张）。 sXaudT  
m"/ o4  
Aw$+Ew[8 2  
Lvd es.0|  
 数据阵列可用于存储折射率调制。 q5xF~SQGw2  
 选择在下一个对话框中将实部转化为一个数据阵列图。 w<&R|= 93  
 插值应该设置为Nearest Neighbor来得到一个像素化折射率调制。 8vqx}2  
.L@gq/x)  
5.X/Y采样介质 z3Zo64V~7  
zvbO q  
 GRIN扩散器层将由双界面元件模拟。 G_]zymXQ  
 这个元件可以在平面层和任意折射率调制之间进行模拟。 mgE r+  
 元件厚度对应于层厚度12.656μm。 %WF]mF T_  
 折射率调制由采样x/y调制介质模拟。 uL{CUt  
2!Qg1hM  
Fs(FI\^  
BIh^b?:zU  
 基材丙烯酸的离散数据应该从miscellaneous材料目录中加载。 vzFo"  
 折射率调制的数据阵列必须设置到介质中。 \2))c@@%  
 应该选择像素化折射率调制。 ey@ccc*sZ9  
8I[=iU7]l  
]?%S0DO*  
 优化的GRIN介质是周期性结构。 只优化和指定一个单周期。 UQ#t &  
 介质必须切换到周期模式。周期是1.20764μm×1.20764μm。 ZM16 ~k  
XR_Gsb%l  
6.通过GRIN介质传播 *3\*GatJ  
$f?GD<}?7r  
&u2H^ j  
Z`<5SHQd  
 通过折射率调制层传播的传播模型： X;]Ijha<*  
- 薄元近似 B~B,L*kC2  
- 分步光束传播方法。 l;d4Le  
 对于这个案例，薄元近似足够准确。 M}e}3w  
 在传播面板上选择传播方法，并且编辑传播设置。 }qT{" *SC  
 场采样必须设置为手动模式并且采样距离为4.5μm（半像素尺寸）。 [Ob09#B%:5  
H<") )EJI  
7.模拟结果 Cto>~pV  
-}u1ZEND  
4sq](!A  
8.结论 o3$dl`'  
8]mRX~  
 VirtualLab Fusion支持设计GRIN衍射光学元件和全息图。 !dq$qUl/  
 优化的GRIN元件可以生成任意的二维强度分布。 a<J<Oc!  
 可以模拟通过x/y平面上任意调制的介质中的光传播。