[技术]设计和分析GRIN扩散器（完整） [复制链接]

1.模拟任务 >[U.P)7;  
}?vc1%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。 PilV5Gg  
 设计包括两个步骤： D#~S<>u@  
- 设计相位函数来生成一个角谱Top Hat分布。 tUp'cG  
- 基于相位调制来计算对应的折射率调制。 tluyx  
 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。 NSPa3NE  
ezOZHY>|#  
J3$Ce%<   
照明光束参数 t#p*{S 3u  
Yom,{;B
v  
mOUIGlv  
波长：632.8nm V=C@ocyZ  
激光光束直径（1/e2）：700um bLHj<AX#>|  
mN9Uyz5G  
理想输出场参数 t[.wx.y&0  
d/Z258  
2[*r9%W  
直径：1° \3ZQ:E}5  
分辨率：≤0.03° V@(7K0  
效率：>70% #]@<YKoV{  
杂散光：<20% .kGlUb?^Q  
@"`{gdB$  
LQnkpy3A  
2.设计相位函数 2|1s!Q  
;I#S m;  
RRNoX}  
v GF<  
 相位的设计请参考会话编辑器 ~[CtsCiQ  
 Sc563_GRIN_Diffuser_1.seditor和优化文档Sc563_GRIN_Diffuser_2.dp。 E/MNz}+  
 设计没有离散相位级的phase-only传输。 Pw"
o[8  
iZVMDJ?(Z]  
3.计算GRIN扩散器 P`^{dH$P  
 GRIN扩散器应该包含一个1mm厚度石英玻璃作为基板，和一个折射率调制的丙烯酸薄层。 n>w/T"  
 最大折射率调制为△n=+0.05。 bs%lMa.o  
 最大层厚度如下： f4s^$Q{Q  
;Ly(O'
9  
4.计算折射率调制 .=VtMi
$n  
.3B3Z&vr  
从IFTA优化文档中显示优化的传输 ^Fl6-|^~  
myVV5#{  
 将传输相位转变为实部，通过函数Manipulation→Field Quantity Operations→Move→Phase to Real。 jDp]}d|f)  
8"M*,?.]  
0RLyAC|  
 生成正向函数，通过Manipulation→Amplitude/Real Part Manipulation→Lift Positive函数。 `J>76WN  
|vZ\tQ  
%r<c>sFJN  
 乘以最大调制折射率（0.05），通过Manipulation→Operation with Constant→Multiply Constant函数。 [\M=w7  
zs@#.OEH  
PC| U]  
 将数据转换成数据阵列：Manipulation→Create Numerical Data Array（参见下一张）。 .oJs"=h:m  
Sd3KY9,  
::y+|V/  
5dVSir  
 数据阵列可用于存储折射率调制。 Ufz& 2  
 选择在下一个对话框中将实部转化为一个数据阵列图。 UXXN\D  
 插值应该设置为Nearest Neighbor来得到一个像素化折射率调制。 ?Jlz{msI  
0x}8}  
5.X/Y采样介质 Fr}e-a  
)p-B@5bb  
 GRIN扩散器层将由双界面元件模拟。 3 <V{.T  
 这个元件可以在平面层和任意折射率调制之间进行模拟。 FQR{w  
 元件厚度对应于层厚度12.656μm。 y@;4F n/  
 折射率调制由采样x/y调制介质模拟。 8 oHyNo  
B/i`  
JD^&d~n_  
JTw'ecFev  
 基材丙烯酸的离散数据应该从miscellaneous材料目录中加载。 62B` Z5j#  
 折射率调制的数据阵列必须设置到介质中。 }}3*tn<6  
 应该选择像素化折射率调制。 T,72I  
^|6%~jkD5  
e&C(IEZ/N;  
 优化的GRIN介质是周期性结构。 只优化和指定一个单周期。 v^aARIg  
 介质必须切换到周期模式。周期是1.20764μm×1.20764μm。 G4Zs(:a  
T/ CI?sn  
6.通过GRIN介质传播 fCSM#3|,]  
Jy'ge4]3  
 0gBD  
H( `^1  
 通过折射率调制层传播的传播模型： I
Bx?MU#.  
- 薄元近似 \A\a=A[  
- 分步光束传播方法。 [=Wn7cr  
 对于这个案例，薄元近似足够准确。 X[8m76/V  
 在传播面板上选择传播方法，并且编辑传播设置。 4-`C
!q  
 场采样必须设置为手动模式并且采样距离为4.5μm（半像素尺寸）。 #,O<E@E  
 4q)eNcs  
7.模拟结果 W"fdK_F\  
YF=@nR$_~j  
;p"G<n  
8.结论 $;%-<*C
o  
cLH|;  
 VirtualLab Fusion支持设计GRIN衍射光学元件和全息图。 4A%O`&eZ  
 优化的GRIN元件可以生成任意的二维强度分布。 w$H=GF?"  
 可以模拟通过x/y平面上任意调制的介质中的光传播。