[技术]设计和分析GRIN扩散器（完整） [复制链接]

1.模拟任务 )3i}(h0  
3HsjF5?W  
 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。 =m@5$  
 设计包括两个步骤： >m!l5/  
- 设计相位函数来生成一个角谱Top Hat分布。 Nkfu k  
- 基于相位调制来计算对应的折射率调制。 z~d\d!u1  
 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。 wEK@B&DV  
.ON+ ( #n  
{b@rQCre7  
照明光束参数 c`UJI$Q/

 
1\d$2N"  
f[)_=T+  
波长：632.8nm ^ K8JE,  
激光光束直径（1/e2）：700um [kqxC  
*"E?n>b  
理想输出场参数 e=t?mDh#E  
5 Vm |/  
Vy = fm  
直径：1° S3"
js4a  
分辨率：≤0.03° ;S+c<MSl  
效率：>70% HF-Msu6  
杂散光：<20% rVkoj;[  
G+=6]0HT  
pk'@!|g%=  
2.设计相位函数 1r}fnT<  
:)nn/[>fC  
z`uqK!v(K  
WNTm  
 相位的设计请参考会话编辑器 G)l[\6Dn  
 Sc563_GRIN_Diffuser_1.seditor和优化文档Sc563_GRIN_Diffuser_2.dp。 o"^}2^)_SR  
 设计没有离散相位级的phase-only传输。 zx\N^R;Jq  
)@Yp;=l  
3.计算GRIN扩散器 maLJ M\C  
 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。 iL1.R+  
 最大折射率调制为△n=+0.05。 {+[~;ISL  
 最大层厚度如下： =$5[uI2  
uPe4Rr  
4.计算折射率调制 96F:%|yG  
&sL5Pt_  
从IFTA优化文档中显示优化的传输 wxZnuCO%H8  
lwLK#_5u  
 将传输相位转变为实部，通过函数Manipulation→Field Quantity Operations→Move→Phase to Real。 yz-IZt(  
%5RYa<oP  
@1P1n8mH]  
 生成正向函数，通过Manipulation→Amplitude/Real Part Manipulation→Lift Positive函数。 vII&v+C  
~%^af"_  
<9bQAyL9  
 乘以最大调制折射率（0.05），通过Manipulation→Operation with Constant→Multiply Constant函数。 xtjTU;T  
:5?ti  
>c7/E  
 将数据转换成数据阵列：Manipulation→Create Numerical Data Array（参见下一张）。 t; n6Q0  
#RJy  
l3}n.ODA  
i`r,B`V`08  
 数据阵列可用于存储折射率调制。 "}K/ b  
 选择在下一个对话框中将实部转化为一个数据阵列图。 k`js~/Xv  
 插值应该设置为Nearest Neighbor来得到一个像素化折射率调制。
+nd'Uf   
d8M"vd  
5.X/Y采样介质 I(Nsm3L  
cFUYT$8>  
 GRIN扩散器层将由双界面元件模拟。 GMU<$x8o  
 这个元件可以在平面层和任意折射率调制之间进行模拟。 (W+9 u0Zq  
 元件厚度对应于层厚度12.656μm。  -/  
 折射率调制由采样x/y调制介质模拟。 N(&FATZUW  
/db?ltb  
D4'? V Iz  
8<P$E!  
 基材丙烯酸的离散数据应该从miscellaneous材料目录中加载。 |k&.1Nk
Z  
 折射率调制的数据阵列必须设置到介质中。 w0SzK-&  
 应该选择像素化折射率调制。 TFxb\  
=[{Pw8['  
ENC_#-1x  
 优化的GRIN介质是周期性结构。 只优化和指定一个单周期。 +nuv?QB/  
 介质必须切换到周期模式。周期是1.20764μm×1.20764μm。
{r&M  
g) v"nNS  
6.通过GRIN介质传播 zwU8iVDe  
+ y.IDn^  
EFql g9bK  
RU"w|Qu>pM  
 通过折射率调制层传播的传播模型： *BXtE8 BU  
- 薄元近似 &;)~bS(   
- 分步光束传播方法。 `4}!+fXQ  
 对于这个案例，薄元近似足够准确。 *`}_e)(k  
 在传播面板上选择传播方法，并且编辑传播设置。 cYR6+PKua  
 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）。 ";s5It  
phXVuQ  
7.模拟结果 +1d\ZZA|6&  
<Dm6CH  
{'DP/]nK  
8.结论 EE
}NA{b  
)lw7W9  
 VirtualLab Fusion支持设计GRIN衍射光学元件和全息图。 4 >&%-BhN  
 优化的GRIN元件可以生成任意的二维强度分布。 lR.a3.~  
 可以模拟通过x/y平面上任意调制的介质中的光传播。