[技术]设计和分析GRIN扩散器（完整） [复制链接]

1.模拟任务 0t'WM=W<!8  
/id(atiF^  
 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。 Lw1~$rZg  
 设计包括两个步骤： e*=N\$  
- 设计相位函数来生成一个角谱Top Hat分布。 OlQ7Yi>  
- 基于相位调制来计算对应的折射率调制。 l. !5/\  
 设计相位函数是基于案例DO.002。在开始设计一个梯度折射率扩散器之前，我们迫切地推荐您先阅读这个案例。 LQ373 j-  
yLG`tU1  
HS>Z6|uLY  
照明光束参数 #|xK>;  
"=N[g  
mQ:lj$Gf  
波长：632.8nm H~Hh$-z  
激光光束直径（1/e2）：700um 8?J\  
e%u1O-*  
理想输出场参数 `pOiv&>  
S3A OT  
="JLUq*]s  
直径：1° CZuV{Oh}?  
分辨率：≤0.03° Ws{2+G~  
效率：>70% d>VerZZU  
杂散光：<20% *C}vy`X  
~f;d3dJ]/  
?1JS*LQ$  
2.设计相位函数 [2WJ>2r}6  
IhhB^E|  
@OV\raUO&V  
Kp!sn,:  
 相位的设计请参考会话编辑器 oEGe y8?  
 Sc563_GRIN_Diffuser_1.seditor和优化文档Sc563_GRIN_Diffuser_2.dp。 eZ8~t/8  
 设计没有离散相位级的phase-only传输。 [f!sBJ!  
]SA]{id+  
3.计算GRIN扩散器 g!,>.  
 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。 y_;LTCj?  
 最大折射率调制为△n=+0.05。 Zx@/5!_n.  
 最大层厚度如下： @rB!47!  
NnRR"'  
4.计算折射率调制 n3SCiSr  
ep>*]'  
从IFTA优化文档中显示优化的传输 ]X ,f  
{=pRU_-^  
 将传输相位转变为实部，通过函数Manipulation→Field Quantity Operations→Move→Phase to Real。 }`FC'!(   
%3M1zZY  
<DxUqCE  
 生成正向函数，通过Manipulation→Amplitude/Real Part Manipulation→Lift Positive函数。 }\!&3^I  
*fQ$s  
!yI , ~`Z  
 乘以最大调制折射率（0.05），通过Manipulation→Operation with Constant→Multiply Constant函数。 -|"W|K?nq  
X~
(%Y#6  
^rO3B?_  
 将数据转换成数据阵列：Manipulation→Create Numerical Data Array（参见下一张）。 wi-O}*O   
wxYB-Wh<  
%9cu(yc*}  
?`#)JG,A7  
 数据阵列可用于存储折射率调制。 uQIa"u7  
 选择在下一个对话框中将实部转化为一个数据阵列图。 (,z0V+!  
 插值应该设置为Nearest Neighbor来得到一个像素化折射率调制。 >AX&PMb`  
;'CWAJK  
5.X/Y采样介质 U bUl]  
4=^_ 4o2  
 GRIN扩散器层将由双界面元件模拟。 G$kspN*"A  
 这个元件可以在平面层和任意折射率调制之间进行模拟。 +nU"P  
 元件厚度对应于层厚度12.656μm。 >|1.Z'r/  
 折射率调制由采样x/y调制介质模拟。 ?0QoYA@.$  
J\VG/)E  
Vj(}'h-c\  
mF7T=
pl  
 基材丙烯酸的离散数据应该从miscellaneous材料目录中加载。 #z$FxZT<b  
 折射率调制的数据阵列必须设置到介质中。 4
Y2l]86  
 应该选择像素化折射率调制。 Lx6C fR  
[}-CXB  
P4@<`Eb  
 优化的GRIN介质是周期性结构。 只优化和指定一个单周期。 .hd<,\nW  
 介质必须切换到周期模式。周期是1.20764μm×1.20764μm。 RKB--$ibj  
f-!t31?XK  
6.通过GRIN介质传播 j{PuZ^v1  
)xwWig.  
l8rBp
87Q  
/|v:$iH,C  
 通过折射率调制层传播的传播模型： WB~ ^R<g  
- 薄元近似 "9mJ$us  
- 分步光束传播方法。 :j2G0vHIl(  
 对于这个案例，薄元近似足够准确。 =gL~E9\  
 在传播面板上选择传播方法，并且编辑传播设置。 >5G2!Ns'  
 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）。 AT.WXP0$A  

}H2<w-,+  
7.模拟结果 doM}vh)6  
AWSe!\b  
0=]RG  
8.结论 2' fg  
MW&ww14  
 VirtualLab Fusion支持设计GRIN衍射光学元件和全息图。 an!ceB  
 优化的GRIN元件可以生成任意的二维强度分布。 *p
)1c_  
 可以模拟通过x/y平面上任意调制的介质中的光传播。