[技术]设计和分析GRIN扩散器（完整） [复制链接]

1.模拟任务 #hfXZVD  
F U_jGwD  
 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。 be]bZ 1f  
 设计包括两个步骤： i UCXAWP  
- 设计相位函数来生成一个角谱Top Hat分布。 27 ]':A4_  
- 基于相位调制来计算对应的折射率调制。 ;X?}x%$  
 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。 RDW8]=uM  
&]"  
hn5h\M?  
照明光束参数 %HGD;_bhI  
HePUWL'  
fkuLj%R  
波长：632.8nm Gw>^[dmt!  
激光光束直径（1/e2）：700um Y2a5bc P  
HG^B#yX  
理想输出场参数 ]op}y0  
kpJ@M%46  
QS%%^+E2  
直径：1° x2OaPlG,&V  
分辨率：≤0.03° Aw}"gpL  
效率：>70% [B+yyBtx  
杂散光：<20% h].<t&  
]$ L|  
Dd'm U  
2.设计相位函数 I8wXuIN_  
>p)MawT]  
$+P>~X)  
F~T]u2qt  
 相位的设计请参考会话编辑器 ?u{~>  
 Sc563_GRIN_Diffuser_1.seditor和优化文档Sc563_GRIN_Diffuser_2.dp。 $;
1#To  
 设计没有离散相位级的phase-only传输。 .Zn^Nw3  
o|>'h$  
3.计算GRIN扩散器 hBS.a6u1'd  
 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。 
f[@77m*  
 最大折射率调制为△n=+0.05。 1pt%Kw*@j  
 最大层厚度如下： kDEPs$^  
C<NLE-  
4.计算折射率调制 .:@Ykdm4I  
4lr(,nPRD  
从IFTA优化文档中显示优化的传输 BzkooJ  
< vL,*.zd  
 将传输相位转变为实部，通过函数Manipulation→Field Quantity Operations→Move→Phase to Real。
r"
C  
@Ws*QTlV  
TT2d81I3m  
 生成正向函数，通过Manipulation→Amplitude/Real Part Manipulation→Lift Positive函数。 J3e96t~u  
&|Bc7+/P  
j}%ja_9S  
 乘以最大调制折射率（0.05），通过Manipulation→Operation with Constant→Multiply Constant函数。 O~T@rX9f  
@OV|]u  
kjg~n9#T  
 将数据转换成数据阵列：Manipulation→Create Numerical Data Array（参见下一张）。 D ~st
M  
4i6q{BeHn  
w1hPc!I  
RTE8Uq36  
 数据阵列可用于存储折射率调制。 qs
1 ?IYD  
 选择在下一个对话框中将实部转化为一个数据阵列图。 (pY 7J  
 插值应该设置为Nearest Neighbor来得到一个像素化折射率调制。 '?!zG{x  
\SN&G`o<  
5.X/Y采样介质 =T-&j60  
FoNSM$x  
 GRIN扩散器层将由双界面元件模拟。 o^^rJk  
 这个元件可以在平面层和任意折射率调制之间进行模拟。 8VeQ-#7M/  
 元件厚度对应于层厚度12.656μm。 >hPQRd  
 折射率调制由采样x/y调制介质模拟。 [Yo,*,y31  
Rtb7|  
}j^i}^Du,  
{{B%f.  
 基材丙烯酸的离散数据应该从miscellaneous材料目录中加载。 6eT5ktf  
 折射率调制的数据阵列必须设置到介质中。 zfc'=ODX  
 应该选择像素化折射率调制。 S& SQ  
@CTgT-0!  
Fgp]l2*  
 优化的GRIN介质是周期性结构。 只优化和指定一个单周期。 v:!Z=I}>  
 介质必须切换到周期模式。周期是1.20764μm×1.20764μm。 ->l%TCHP  
ePr&!Tz#  
6.通过GRIN介质传播 55tKTpV  
+?:7O=Y  
/JHc!D  
eCqHvMp  
 通过折射率调制层传播的传播模型： i>D.!x  
- 薄元近似 L
W[9  
- 分步光束传播方法。 F@mQQ  
 对于这个案例，薄元近似足够准确。 ,u+PyG7 cb  
 在传播面板上选择传播方法，并且编辑传播设置。 g'H$R~ag  
 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）。 6G #}Q/  
)Qe~8u@?  
7.模拟结果 %/|9@er  
yKa{08X:  
kMb}1J0i"  
8.结论 Y&S24aql  
l8I /0`_  
 VirtualLab Fusion支持设计GRIN衍射光学元件和全息图。 >33=
<~#n  
 优化的GRIN元件可以生成任意的二维强度分布。 [P&7i57  
 可以模拟通过x/y平面上任意调制的介质中的光传播。