[技术]设计和分析GRIN扩散器（完整） [复制链接]

1.模拟任务 Fah6 &a  
I:t?#)wl  
 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。 vw>(JCR  
 设计包括两个步骤： yR~$i3Z*  
- 设计相位函数来生成一个角谱Top Hat分布。  kMW9UUw  
- 基于相位调制来计算对应的折射率调制。 Y;R,ph.a  
 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。 u3Z]!l
 
P$z%:Q  
Ytc[ kp  
照明光束参数 n;Mk\*Cg  
5=*i!c _m  
eV%{XR?
y  
波长：632.8nm onmpMU7w  
激光光束直径（1/e2）：700um 4Y'Ne2M{  
&~;M16XM,e  
理想输出场参数 _N:$|O#  
v6G1y[Wl  
sCJ|U6Q-  
直径：1° w;Azxcw  
分辨率：≤0.03° ,FP
0n  
效率：>70% 9{3_2CIL  
杂散光：<20% MtwlZg`c3  
'0~?zP  
NA$)qX_  
2.设计相位函数 gJp6ReZ#  
3{.]!  
iOIq2&sV  
D?%[du:V  
 相位的设计请参考会话编辑器 dn}EM7:Z  
 Sc563_GRIN_Diffuser_1.seditor和优化文档Sc563_GRIN_Diffuser_2.dp。 G0m$bi=z  
 设计没有离散相位级的phase-only传输。 &0f/F:M  
N"<.v6Z  
3.计算GRIN扩散器 R`$Y]@i&B  
 GRIN扩散器应该包含一个1mm厚度石英玻璃作为基板，和一个折射率调制的丙烯酸薄层。 >o13?-S%e  
 最大折射率调制为△n=+0.05。 x0)=jp '  
 最大层厚度如下： _QHk&-Lp  
NRG06M  
4.计算折射率调制 VOC$Kqg;  
>`3F`@1L0  
从IFTA优化文档中显示优化的传输 ez9F!1  
Pc&dU1  
 将传输相位转变为实部，通过函数Manipulation→Field Quantity Operations→Move→Phase to Real。 ewT K2  

8.jf6 
 
Ax\d{0/oL2  
 生成正向函数，通过Manipulation→Amplitude/Real Part Manipulation→Lift Positive函数。 -rYb{<;ST  
h3.CvPYy1  
pRh9+1EM;  
 乘以最大调制折射率（0.05），通过Manipulation→Operation with Constant→Multiply Constant函数。 c
2Z!Vtd  
i`f!)1  
(e5Z^9X  
 将数据转换成数据阵列：Manipulation→Create Numerical Data Array（参见下一张）。 117lhx].'  
gnzg(Y]5w  
8mmnnf{P  
OcWKK!
A  
 数据阵列可用于存储折射率调制。 &b^_~hB:q  
 选择在下一个对话框中将实部转化为一个数据阵列图。 u0<yGsEGD  
 插值应该设置为Nearest Neighbor来得到一个像素化折射率调制。 !0? B
=yA  
(!8b$)k  
5.X/Y采样介质 w%TrL+v  
qT$IV\;_  
 GRIN扩散器层将由双界面元件模拟。 *w.":\P]  
 这个元件可以在平面层和任意折射率调制之间进行模拟。 _(?`eWo  
 元件厚度对应于层厚度12.656μm。 #%ld~dgz-  
 折射率调制由采样x/y调制介质模拟。 <z%**gP~G  
ZJcX-Z!\  
%{IgY{X  
irm4lb5  
 基材丙烯酸的离散数据应该从miscellaneous材料目录中加载。 r?Mf3U^G  
 折射率调制的数据阵列必须设置到介质中。 x&J\swN9  
 应该选择像素化折射率调制。 M`q|GY  
6q'Q?Uw^  
l="X|t   
 优化的GRIN介质是周期性结构。 只优化和指定一个单周期。 oV['%Z'  
 介质必须切换到周期模式。周期是1.20764μm×1.20764μm。 0+qC_ISns  
^S;{;c+'  
6.通过GRIN介质传播 3QZm *. /"  
{T^D&i# o  
@i(9k  
p{_*<"cfYn  
 通过折射率调制层传播的传播模型： oLR/\Y(  
- 薄元近似 ZZ
{c  
- 分步光束传播方法。 `WCL-OoZc5  
 对于这个案例，薄元近似足够准确。 Z2g<"M  
 在传播面板上选择传播方法，并且编辑传播设置。 4yqYs>  
 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）。  *p9)5  
ORP<?SG55u  
7.模拟结果 h4KMhr  
XRkUv>Yk  
NBasf n  
8.结论 f{L;,  
'ParM
T  
 VirtualLab Fusion支持设计GRIN衍射光学元件和全息图。 EpR
n,[  
 优化的GRIN元件可以生成任意的二维强度分布。 mE{QTZS  
 可以模拟通过x/y平面上任意调制的介质中的光传播。