[技术]设计和分析GRIN扩散器（完整） [复制链接]

1.模拟任务 ) B[S4K2  
+|.6xC7U  
 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。 i,mo0CSa  
 设计包括两个步骤： nzl3<Ar  
- 设计相位函数来生成一个角谱Top Hat分布。 4=ZN4=(_[  
- 基于相位调制来计算对应的折射率调制。 ,Ad{k   
 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。 x-HR[{C  
T%@qlEmf  
gjPbhY=C[  
照明光束参数 f=Kt[|%'e  
43/!pW  
DX<xkS[P  
波长：632.8nm vve[.Lud'  
激光光束直径（1/e2）：700um Rqun}v}  
[OwrIL  
理想输出场参数 M*<Bp   
Dlx-mm_  
M%N_4j
.  
直径：1° `E5vO1Pl  
分辨率：≤0.03° FSyeDC^@  
效率：>70% e%v0EJ},  
杂散光：<20% lKLb\F%  
z{G@t0q  
=>Dw,+"  
2.设计相位函数 7w5 L?,a  
H JjW  
'Q4V(.  
jrm L>0NZ  
 相位的设计请参考会话编辑器 @^K_>s9B  
 Sc563_GRIN_Diffuser_1.seditor和优化文档Sc563_GRIN_Diffuser_2.dp。 SkMBdkS9z[  
 设计没有离散相位级的phase-only传输。 br7_P1ep  
ZsL-vlv  
3.计算GRIN扩散器 |3uE"\nfA  
 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。 '-KrneZ!  
 最大折射率调制为△n=+0.05。 x#TWZ;  
 最大层厚度如下： H^0`YQJ3  
Tsl0$(2W  
4.计算折射率调制 "jAEZ  
D(^ |'1  
从IFTA优化文档中显示优化的传输 KI8Q =*  
m|cT)-  
 将传输相位转变为实部，通过函数Manipulation→Field Quantity Operations→Move→Phase to Real。 .="[In'  
D3kx&AR  
6)D
p2  
 生成正向函数，通过Manipulation→Amplitude/Real Part Manipulation→Lift Positive函数。 O-YB+~"3Z  
m/>z}d05h  
2F fwct:  
 乘以最大调制折射率（0.05），通过Manipulation→Operation with Constant→Multiply Constant函数。 2ZZF hj  
4I<U5@a  
'3V?M;3|K  
 将数据转换成数据阵列：Manipulation→Create Numerical Data Array（参见下一张）。 7EukrE<b'  
Jz'8|o;^  
`B71`  
2=ZZR8v  
 数据阵列可用于存储折射率调制。 AHtLkfr(r  
 选择在下一个对话框中将实部转化为一个数据阵列图。 8A3!XA  
 插值应该设置为Nearest Neighbor来得到一个像素化折射率调制。 nLv"ON~  
Tq=OYJq5U  
5.X/Y采样介质 B;mt11M  
(vqI@fB';u  
 GRIN扩散器层将由双界面元件模拟。 
"N4rh<<  
 这个元件可以在平面层和任意折射率调制之间进行模拟。 Bi|XdS$G  
 元件厚度对应于层厚度12.656μm。 %b(non*  
 折射率调制由采样x/y调制介质模拟。 ~R
\Z&oQ  
ILq"/S.  
]@UJ 8hDy  
tr$~INe  
 基材丙烯酸的离散数据应该从miscellaneous材料目录中加载。 84$#!=v  
 折射率调制的数据阵列必须设置到介质中。 ,c\3b)ax  
 应该选择像素化折射率调制。 ^qD@qJ  
)./
'`Mx?  
nkvkHh  
 优化的GRIN介质是周期性结构。 只优化和指定一个单周期。 X6lR?6u%|  
 介质必须切换到周期模式。周期是1.20764μm×1.20764μm。 6
su^yt  
^@0-E@ {c  
6.通过GRIN介质传播 D/=  AU  
*K1GX  
yhi
6RDS  
drZ1D s  
 通过折射率调制层传播的传播模型： ".R5K ?  
- 薄元近似 d9n{jv|  
- 分步光束传播方法。 EO[UezuU  
 对于这个案例，薄元近似足够准确。 p|b&hgA  
 在传播面板上选择传播方法，并且编辑传播设置。 M&5;Qeoiv  
 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）。 $5;RQNhXh  
|2eF~tJqc  
7.模拟结果 ssy+x;<x,  
j.L`@  
L?c7M}vV  
8.结论 $2j?Z.yEG  
#r4S%  
 VirtualLab Fusion支持设计GRIN衍射光学元件和全息图。 M!ra3Y  
 优化的GRIN元件可以生成任意的二维强度分布。 iqj ZC80  
 可以模拟通过x/y平面上任意调制的介质中的光传播。