[技术]设计和分析GRIN扩散器（完整） [复制链接]

1.模拟任务 "jMnYEG  
> o`RPWs  
 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。 <q=B(J'  
 设计包括两个步骤： r:Cid*~m  
- 设计相位函数来生成一个角谱Top Hat分布。 N|L5Ru
  
- 基于相位调制来计算对应的折射率调制。 640V&<+v  
 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。 [kkcV5I-  
5R G5uH/-<  
=B%e0M  
照明光束参数 hG3Lj7)UH  
~,7R*71  
r26Wysi~%  
波长：632.8nm ~Nh7C b_  
激光光束直径（1/e2）：700um v]S8!wU  
.;6bMP[YA  
理想输出场参数 >9|+F[Fc  
=R`2m  

>;
?97'M  
直径：1° %z(=GcWm  
分辨率：≤0.03° a8c]B/  
效率：>70% sxa (  
杂散光：<20% W)O'(D  
dBn.DU*B  
r{&"]'/X  
2.设计相位函数 1_]l|`Po  
n8,/olqwW  
Z] }@#/ n  
.JjuY'-Q  
 相位的设计请参考会话编辑器 ghiElsBU  
 Sc563_GRIN_Diffuser_1.seditor和优化文档Sc563_GRIN_Diffuser_2.dp。 syvi/6  
 设计没有离散相位级的phase-only传输。 H>9$L~  
b7mP~]V  
3.计算GRIN扩散器 3|3lUU\I  
 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。 an~Kc!Oki  
 最大折射率调制为△n=+0.05。 1t'\!  
 最大层厚度如下： Zv7)+Q  
Vtri"G8 aB  
4.计算折射率调制 5Px_vtqP  
z0Hh8*  
从IFTA优化文档中显示优化的传输 aH~"hB^e  
GjBQxn  
 将传输相位转变为实部，通过函数Manipulation→Field Quantity Operations→Move→Phase to Real。 |05LH
wb>  
<'33!8 G  
-XB>&dNl)T  
 生成正向函数，通过Manipulation→Amplitude/Real Part Manipulation→Lift Positive函数。 )cXc"aj@s  
$i Tgv?.Q  
x]T;W&s  
 乘以最大调制折射率（0.05），通过Manipulation→Operation with Constant→Multiply Constant函数。 B;Vl+}R  
,55`s#;  
0}N^l=jQ  
 将数据转换成数据阵列：Manipulation→Create Numerical Data Array（参见下一张）。 :8g \B{  
Fjb[Ev  
?9A[;j|a0  
) |a5Qxz  
 数据阵列可用于存储折射率调制。 +/
tD$  
 选择在下一个对话框中将实部转化为一个数据阵列图。 o
k'1  
 插值应该设置为Nearest Neighbor来得到一个像素化折射率调制。 uv!/DX#  
!$HWUxM;p  
5.X/Y采样介质 &-A7%"  
{ar}.U  
 GRIN扩散器层将由双界面元件模拟。 oGZ9@Y)(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。 ^y,ip=<5\3  
 元件厚度对应于层厚度12.656μm。 8:bNFgJD  
 折射率调制由采样x/y调制介质模拟。 P.0-(  
0a5P@;"a  
XA68H!I  
I uDk9<[b:  
 基材丙烯酸的离散数据应该从miscellaneous材料目录中加载。 zD'gGxM1  
 折射率调制的数据阵列必须设置到介质中。 V<7Gd8rDMM  
 应该选择像素化折射率调制。 b;{C1aa>}  
zoU.\]#C  
#0c`"2t&M  
 优化的GRIN介质是周期性结构。 只优化和指定一个单周期。 JQqDUd  
 介质必须切换到周期模式。周期是1.20764μm×1.20764μm。 "O`;zC  
]F~5l?4u#  
6.通过GRIN介质传播 tznT*EQr  
"M tQj}  
iu .{L(m  
nJnan,`W  
 通过折射率调制层传播的传播模型： -#r_9HQ,w  
- 薄元近似 =@'"\ "Nh  
- 分步光束传播方法。 t9}XO M*  
 对于这个案例，薄元近似足够准确。 cD\Qt9EI  
 在传播面板上选择传播方法，并且编辑传播设置。 tkmW\  
 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）。 ,\M'jV"SK  
T-\
,r  
7.模拟结果 a5iMCmL
+  
TJ<PT  
1NTe@r!y  
8.结论 yRtFUlm`  
(bw;zNW  
 VirtualLab Fusion支持设计GRIN衍射光学元件和全息图。 ;"3Mm$  
 优化的GRIN元件可以生成任意的二维强度分布。 yQ}~ aA#h  
 可以模拟通过x/y平面上任意调制的介质中的光传播。