[技术]设计和分析GRIN扩散器（完整） [复制链接]

1.模拟任务 P66{l^  
{[hH: \  
 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。 )n}Wb+2I  
 设计包括两个步骤： f@l$52f3D  
- 设计相位函数来生成一个角谱Top Hat分布。 a'U7 t  
- 基于相位调制来计算对应的折射率调制。 <8yzBp4gZ  
 设计相位函数是基于案例DO.002。在开始设计一个梯度折射率扩散器之前，我们迫切地推荐您先阅读这个案例。 wx nD3  
Iq0_X7:{QI  
vBx*bZ  
照明光束参数 -v.\CtpHv  
w'z?1M(*  
B~QX{  
波长：632.8nm I1yZ7QY  
激光光束直径（1/e2）：700um )$Xd#bzD|  
jnsV'@v8Nj  
理想输出场参数 ."Wdpf`~  
]\w0u7}  
=k6zUw;5 U  
直径：1° e^Q$Tog<  
分辨率：≤0.03° Hq[d!qc  
效率：>70% 0H,1"~,w]  
杂散光：<20%
/fbI4&SB!  
h 92\1,  
DKgwi'R  
2.设计相位函数 !cPiH6eO  
#3vq+mcn  
3XdN\xc  
%5V!Fdb  
 相位的设计请参考会话编辑器 X5UcemO  
 Sc563_GRIN_Diffuser_1.seditor和优化文档Sc563_GRIN_Diffuser_2.dp。 EM!#FJh  
 设计没有离散相位级的phase-only传输。 (G $nN*rlu  
{Ak{ ct\t  
3.计算GRIN扩散器 6*cG>I.Z  
 GRIN扩散器应该包含一个1mm厚度石英玻璃作为基板，和一个折射率调制的丙烯酸薄层。 l{F^"_
U  
 最大折射率调制为△n=+0.05。 sc'QNhrW  
 最大层厚度如下： &SfJwdG*=  
BTjfzfO"  
4.计算折射率调制 \9;u.&$mNB  
)k@W6N  
从IFTA优化文档中显示优化的传输  /B)ZB})z  
RFd.L@-]  
 将传输相位转变为实部，通过函数Manipulation→Field Quantity Operations→Move→Phase to Real。 . [DCL  
O4@sN=o  
Z_Jprp{3h  
 生成正向函数，通过Manipulation→Amplitude/Real Part Manipulation→Lift Positive函数。 ^_ <jg
0V  
*5Upb,**  
y%)5r}S^  
 乘以最大调制折射率（0.05），通过Manipulation→Operation with Constant→Multiply Constant函数。 EM]~yn!+  
^(y=DJ7  
Fq/?0B8  
 将数据转换成数据阵列：Manipulation→Create Numerical Data Array（参见下一张）。 hV|pH)Nu{  
#TZf\0\!  
iL(rZT&^  
?Q1(L$-=  
 数据阵列可用于存储折射率调制。 k_%2Ok   
 选择在下一个对话框中将实部转化为一个数据阵列图。 {;0j9rr  
 插值应该设置为Nearest Neighbor来得到一个像素化折射率调制。 +shT}$cb1  
Y,EReamp  
5.X/Y采样介质 {|?OKCG{  
f"t\-ux.b  
 GRIN扩散器层将由双界面元件模拟。 a7'.*H]  
 这个元件可以在平面层和任意折射率调制之间进行模拟。 cAq>|^f0a  
 元件厚度对应于层厚度12.656μm。 nB"r<?n<  
 折射率调制由采样x/y调制介质模拟。 }@MOkj  
U ^1Xc#Ff  
amq]&.M  
@w&VI6  
 基材丙烯酸的离散数据应该从miscellaneous材料目录中加载。 hZ2!UW4'  
 折射率调制的数据阵列必须设置到介质中。 YBn"9w\#  
 应该选择像素化折射率调制。 PmOm>  

RG/M-  
#g[jwl'  
 优化的GRIN介质是周期性结构。 只优化和指定一个单周期。 &No6k~T0:b  
 介质必须切换到周期模式。周期是1.20764μm×1.20764μm。 qS<a5`EA  
Ug>yTc_(7  
6.通过GRIN介质传播 )&:4//}a  
T|^rFaA  
{a`t1oX(  
#(&!^X3  
 通过折射率调制层传播的传播模型： NIufL }6\  
- 薄元近似 &ywAzGV{s  
- 分步光束传播方法。 vmdu9"H  
 对于这个案例，薄元近似足够准确。 K +n  
 在传播面板上选择传播方法，并且编辑传播设置。 V5sH:A7GJ  
 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）。 h|OqM:J
;  
G)5w_^&%  
7.模拟结果 `|K30hRp:  
FEj{/  
*izPLM}+  
8.结论 O="
#yE)  
j`jF{k b  
 VirtualLab Fusion支持设计GRIN衍射光学元件和全息图。 X`bN/sI  
 优化的GRIN元件可以生成任意的二维强度分布。 19-|.9m(  
 可以模拟通过x/y平面上任意调制的介质中的光传播。