[技术]设计和分析GRIN扩散器（完整） [复制链接]

1.模拟任务  *4{GID  
aQ.mvuMa7'  
 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。 .c2Zr|X  
 设计包括两个步骤： N:7;c}~  
- 设计相位函数来生成一个角谱Top Hat分布。 Z3nmC-NE  
- 基于相位调制来计算对应的折射率调制。 'wP\VCL2>  
 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。 ^)[jBUT  
P{h$> 6c  
$_0~Jzt,  
照明光束参数 JnZlz?}^  
HPeN0=7>  
]tDuCZA  
波长：632.8nm *lws7R  
激光光束直径（1/e2）：700um M}b[;/~  
FaE,rzn)iD  
理想输出场参数 :=^_N}  
9..! g:  
#MI4 `FZ  
直径：1° 58.b@@T  
分辨率：≤0.03° Nh/B8:035  
效率：>70% wT+b|K  
杂散光：<20% I^yInrRh5  
IA?v[xu  
_^"0"<,  
2.设计相位函数 S2EeC&-AR  
x5)YZ~5  
Ct,|g =(  
]&RC<imq  
 相位的设计请参考会话编辑器 O!#bM< *  
 Sc563_GRIN_Diffuser_1.seditor和优化文档Sc563_GRIN_Diffuser_2.dp。 mtg3}etA  
 设计没有离散相位级的phase-only传输。 o+T%n1$+V  
d%='W|i\p&  
3.计算GRIN扩散器 | ?])]F  
 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。 (*\*7dIo  
 最大折射率调制为△n=+0.05。 WT9k85hqj  
 最大层厚度如下： MZInS:Vj  
,"Nfo`7  
4.计算折射率调制 exQU  
A ^wIsAxT  
从IFTA优化文档中显示优化的传输 ^;]Q,*Q  
y7)$~R):-  
 将传输相位转变为实部，通过函数Manipulation→Field Quantity Operations→Move→Phase to Real。 v*k}{M  
1'{A,!  
*D$[@-7  
 生成正向函数，通过Manipulation→Amplitude/Real Part Manipulation→Lift Positive函数。 )cd5iE:FO  
Ps!~miN|>  
P7`sJ("#  
 乘以最大调制折射率（0.05），通过Manipulation→Operation with Constant→Multiply Constant函数。 %qf ?_2v  
0X"D!G):  
|X$O'Gf#n  
 将数据转换成数据阵列：Manipulation→Create Numerical Data Array（参见下一张）。 )FnJLd  
0pu=,  
0j)D[K  
Pa-p9]gq  
 数据阵列可用于存储折射率调制。 @3F4Lg6H|  
 选择在下一个对话框中将实部转化为一个数据阵列图。 xmI!N0eta  
 插值应该设置为Nearest Neighbor来得到一个像素化折射率调制。 orcPKCz|"  
i{ " g7  
5.X/Y采样介质 k&h3"  
qz .{[l  
 GRIN扩散器层将由双界面元件模拟。 )LP=IT  
 这个元件可以在平面层和任意折射率调制之间进行模拟。 z|:3,$~sN  
 元件厚度对应于层厚度12.656μm。 vdLBf+Zi  
 折射率调制由采样x/y调制介质模拟。 CtO`t5  
hH|m
oj]  
#M5R>&?Jqz  
@!UuK;  
 基材丙烯酸的离散数据应该从miscellaneous材料目录中加载。 );zLy?n  
 折射率调制的数据阵列必须设置到介质中。 a*4l!-7  
 应该选择像素化折射率调制。 :t36]NM  

[h GS*  
^+m6lsuA  
 优化的GRIN介质是周期性结构。 只优化和指定一个单周期。 7;T6hKWV[  
 介质必须切换到周期模式。周期是1.20764μm×1.20764μm。 L(bYG0ZI5C  
G(~ s(r{%I  
6.通过GRIN介质传播 cU^Z=B  
I#m0n%-[  
nYc8+5CcK'  
zFn-VEJ)  
 通过折射率调制层传播的传播模型： 6ofi8(n[  
- 薄元近似 NQx`u"=  
- 分步光束传播方法。 O_u2V'jy9  
 对于这个案例，薄元近似足够准确。 HoIK^t~VT#  
 在传播面板上选择传播方法，并且编辑传播设置。 p
h;ds+b  
 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）。 X_6h8n}i  
-9Ll'fbq  
7.模拟结果 l".LtU
f-  
N^{"k,vB-  
QX]~|?q  
8.结论 ,'E+f%  
5w# Ceg9  
 VirtualLab Fusion支持设计GRIN衍射光学元件和全息图。 sfv{z!mo  
 优化的GRIN元件可以生成任意的二维强度分布。 7vRFF@eq}  
 可以模拟通过x/y平面上任意调制的介质中的光传播。