[技术]设计和分析GRIN扩散器（完整） [复制链接]

1.模拟任务 87%t=X  
Lv@JfN"O  
 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。 BQ
WEC,*N  
 设计包括两个步骤： "sF&WuW|  
- 设计相位函数来生成一个角谱Top Hat分布。 vQ=W<>1  
- 基于相位调制来计算对应的折射率调制。 >B$ZKE  
 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。 V-a/%
_D  
J 2%^%5&0  
hGi"=Oud2  
照明光束参数 <tK6+isc  
v 1Yf:c  
r{qM!(T  
波长：632.8nm E",s]  
激光光束直径（1/e2）：700um $Ch!]lJA
 
$Tu%dE(OF  
理想输出场参数 ^ ab%Mbb  
"!<Kmh5  
\&]M \  
直径：1° 6N(Wv0b $  
分辨率：≤0.03° RC Fb&,51  
效率：>70% N'R^S98x  
杂散光：<20% |33pf7o  
Et@= <g  
XNwY\y  
2.设计相位函数 P\;lH"9  
F7J-@T<  
|RwpIe8~  
Wq 7 c/|  
 相位的设计请参考会话编辑器 /b,M492  
 Sc563_GRIN_Diffuser_1.seditor和优化文档Sc563_GRIN_Diffuser_2.dp。 %cG6=`v
R  
 设计没有离散相位级的phase-only传输。 A<^IG+Q,B7  
|Hg)!5EJ  
3.计算GRIN扩散器 d{&+xl^ll  
 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。 %)*!(%\S*3  
 最大折射率调制为△n=+0.05。 4xhV
+Y  
 最大层厚度如下： $7gzu4f  
pI7\]e  
4.计算折射率调制 )c5M;/s  
YIb5jK`  
从IFTA优化文档中显示优化的传输 bs U$mtW  
yCkfAx8]  
 将传输相位转变为实部，通过函数Manipulation→Field Quantity Operations→Move→Phase to Real。 ,GXwi|Y  
h8>7si  
QU16X  
 生成正向函数，通过Manipulation→Amplitude/Real Part Manipulation→Lift Positive函数。 [P8Y  
%KNnss}  
}MY7<sMDOy  
 乘以最大调制折射率（0.05），通过Manipulation→Operation with Constant→Multiply Constant函数。 'p-jMD}O  
/%}+FMj  
5%(J+d  
 将数据转换成数据阵列：Manipulation→Create Numerical Data Array（参见下一张）。 > C{^{?~u  
'#xxjhF^  
w/KHS#~  
S%uH*&`  
 数据阵列可用于存储折射率调制。 1"A1bK  
 选择在下一个对话框中将实部转化为一个数据阵列图。 84)$ CA+NX  
 插值应该设置为Nearest Neighbor来得到一个像素化折射率调制。 {%. _cR2  
KL#F5\ E  
5.X/Y采样介质 aUSxy8%  
X}p#9^%N  
 GRIN扩散器层将由双界面元件模拟。 Xhtc0\0"(  
 这个元件可以在平面层和任意折射率调制之间进行模拟。 {"!V&}
 
 元件厚度对应于层厚度12.656μm。 f7{E(,  
 折射率调制由采样x/y调制介质模拟。 CCfuz
&  
soW
.  
dsX{5  
[VIdw92  
 基材丙烯酸的离散数据应该从miscellaneous材料目录中加载。 meu\jg  
 折射率调制的数据阵列必须设置到介质中。 QE84l  
 应该选择像素化折射率调制。 ^M6v;8EU  
(~xFd^W9o  
LP_d}ve  
 优化的GRIN介质是周期性结构。 只优化和指定一个单周期。 k#R}^Q  
 介质必须切换到周期模式。周期是1.20764μm×1.20764μm。 :G
qyj_|<  
lG>rf*ei~  
6.通过GRIN介质传播 Z!G_" 3  
*$/7;CLq  
0vmMNF  
rtv\Pf|  
 通过折射率调制层传播的传播模型： Bka\0+  
- 薄元近似 XV1#/@H;  
- 分步光束传播方法。 f}^}d"&F  
 对于这个案例，薄元近似足够准确。 N~l(ng9'U  
 在传播面板上选择传播方法，并且编辑传播设置。 >`n0{:.1za  
 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）。 ]8ua>1XS  
W*;~(hDz  
7.模拟结果 O7ceSz  
}|H]>U&  
n9gj{]%  
8.结论 HKv:)h{?  
tf|/_Y2  
 VirtualLab Fusion支持设计GRIN衍射光学元件和全息图。 g[*+R9'  
 优化的GRIN元件可以生成任意的二维强度分布。 | ctGxS9  
 可以模拟通过x/y平面上任意调制的介质中的光传播。