[技术]设计和分析GRIN扩散器（完整） [复制链接]

1.模拟任务 0fm*`4Q  
ljC(L/I  
 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。 =^&%9X  
 设计包括两个步骤： ]0c+/ \b&  
- 设计相位函数来生成一个角谱Top Hat分布。 08s_v=cF  
- 基于相位调制来计算对应的折射率调制。 iCj2"T4TN  
 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。  7I=C+  
hB9Ee@  
IvHh4DU3Z  
照明光束参数 s&a1y~rv  
ht=P\E  
E<E3&;qD  
波长：632.8nm J-xS:Ha'l  
激光光束直径（1/e2）：700um 7%MbhlN.  
X(A.X:"  
理想输出场参数 (xl\J/  
#m<tJnEO  
GsQ*4=C  
直径：1° KS}hU~
 
分辨率：≤0.03° q[3x2sR  
效率：>70% -d+aV1n  
杂散光：<20% dY7'OAUyVl  
s 5WqR8  
urBc=3Rz  
2.设计相位函数 vb Y3;+M>  
0'5/K ,  
;G |i^  
;5_{MCPM  
 相位的设计请参考会话编辑器 mLh kI!4[  
 Sc563_GRIN_Diffuser_1.seditor和优化文档Sc563_GRIN_Diffuser_2.dp。 z~*g~RKS!  
 设计没有离散相位级的phase-only传输。 .Jx9bIw  
h!rM^  
3.计算GRIN扩散器 QaIjLc~W  
 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。 /ID3s`D)  
 最大折射率调制为△n=+0.05。 uhyj5u)  
 最大层厚度如下： xu5ia|gYz7  
rxnFrx  
4.计算折射率调制 kIHDe
o%K}  
Y;4!i?el  
从IFTA优化文档中显示优化的传输 3`E=#ff%  
sm,VYYs  
 将传输相位转变为实部，通过函数Manipulation→Field Quantity Operations→Move→Phase to Real。 qfY5Ww$8  
S$TmZk=  
FBx_c;)9Z  
 生成正向函数，通过Manipulation→Amplitude/Real Part Manipulation→Lift Positive函数。 2. G=8:l  
5|3e&  
qgIb/6;xQ  
 乘以最大调制折射率（0.05），通过Manipulation→Operation with Constant→Multiply Constant函数。 F{06 _T  
Snp|!e  

KmG  
 将数据转换成数据阵列：Manipulation→Create Numerical Data Array（参见下一张）。 N`iwC!  
r{\1wt  
W1fW}0   
L`f^y;Y.  
 数据阵列可用于存储折射率调制。 1"Z@Q`}  
 选择在下一个对话框中将实部转化为一个数据阵列图。 +#U|skl  
 插值应该设置为Nearest Neighbor来得到一个像素化折射率调制。 !+>v[(OzM  
=4V&*go*\  
5.X/Y采样介质 ^;!0j9"*:  
f-DL:@crU  
 GRIN扩散器层将由双界面元件模拟。 *e
I)Z=8  
 这个元件可以在平面层和任意折射率调制之间进行模拟。 )?_#gLrE6  
 元件厚度对应于层厚度12.656μm。 H]Hv;fcC  
 折射率调制由采样x/y调制介质模拟。 !!@A8~H  
ah
x>q  
4BnSqwa_  
#^m0aB7r  
 基材丙烯酸的离散数据应该从miscellaneous材料目录中加载。 )u))n#P  
 折射率调制的数据阵列必须设置到介质中。 b0iSn#$  
 应该选择像素化折射率调制。 ^,m< 9  
DPi_O{W>  
X%yO5c\l2  
 优化的GRIN介质是周期性结构。 只优化和指定一个单周期。 BA\/
YW @  
 介质必须切换到周期模式。周期是1.20764μm×1.20764μm。 HhO".GA  
J>fQNW!{  
6.通过GRIN介质传播 ?X@fKAj  
n>@oBG)!  

<: &*  
2,ECYie^  
 通过折射率调制层传播的传播模型： @`\VBW  
- 薄元近似 *JggU  
- 分步光束传播方法。 f0Bto/,>~  
 对于这个案例，薄元近似足够准确。 &zs'/xv]  
 在传播面板上选择传播方法，并且编辑传播设置。 @lJzr3}WZ  
 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）。 8r3A~  
UK9@oCIB  
7.模拟结果 06jqQ-_`h  
ss;R8:5  
+`?Y?L^ J  
8.结论 A?Bif;  
nUkaz*4qU  
 VirtualLab Fusion支持设计GRIN衍射光学元件和全息图。 j*~T1i
 
 优化的GRIN元件可以生成任意的二维强度分布。 <uj8lctmP  
 可以模拟通过x/y平面上任意调制的介质中的光传播。