[技术]设计和分析GRIN扩散器（完整） [复制链接]

1.模拟任务 E"L'm0i[[  
:"QRB#EC%  
 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。 &Q&$J )0  
 设计包括两个步骤： l  
- 设计相位函数来生成一个角谱Top Hat分布。 }:jXl!:V  
- 基于相位调制来计算对应的折射率调制。 rtzxMCSEU  
 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。 4tu2%Og)?  
PMrvUM62  
JT_#>',
 
照明光束参数 <?Lj!JGX  
]h|GaHiE  
;c;;cJc!  
波长：632.8nm 9]7^/g*!  
激光光束直径（1/e2）：700um LXK+W
B/s  
F`
38sq  
理想输出场参数 ](a<b@p  
=E,*8O]  
FvvF4 ,e5  
直径：1° TnKe"TA|9  
分辨率：≤0.03° P"xP%zqo  
效率：>70% @|cas|U.r  
杂散光：<20% /sYD+*a  
3-Ti'xM  
g!K(xhEO  
2.设计相位函数 A46y?"]/30  
:ox+WY  
G,$jU9 f  
PVU(RJ
 
 相位的设计请参考会话编辑器 ,7/N=mz  
 Sc563_GRIN_Diffuser_1.seditor和优化文档Sc563_GRIN_Diffuser_2.dp。 ,I)/ V>u  
 设计没有离散相位级的phase-only传输。 ~A6QX8a  
3|@Ske1%Y  
3.计算GRIN扩散器 .ipYZg'V  
 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。 Rr:,'cXGi  
 最大折射率调制为△n=+0.05。 ;up89a
-,9  
 最大层厚度如下： =m1B1St2  
tTP"*Bb  
4.计算折射率调制  DMf:u`<  
^S[Mg6J  
从IFTA优化文档中显示优化的传输 4m%_#J{  
O[q {y  
 将传输相位转变为实部，通过函数Manipulation→Field Quantity Operations→Move→Phase to Real。 #:236^xYS  
^ b}_[B  
MT|}[|_  
 生成正向函数，通过Manipulation→Amplitude/Real Part Manipulation→Lift Positive函数。 V~ZAs+(2Z  
LL.YkYu  
Z9TG/C,eo  
 乘以最大调制折射率（0.05），通过Manipulation→Operation with Constant→Multiply Constant函数。 XG*Luc-v  
CYs:P8^  
$I+QyKO9k  
 将数据转换成数据阵列：Manipulation→Create Numerical Data Array（参见下一张）。 )CEfG  
kcI3pmgj  
AEhh 6v  
Wu9@Ecb  
 数据阵列可用于存储折射率调制。 d\D.l^  
 选择在下一个对话框中将实部转化为一个数据阵列图。 A2g+m  
 插值应该设置为Nearest Neighbor来得到一个像素化折射率调制。 @'s^  
^6oz3+  
5.X/Y采样介质 XeKIue@_  
q:+,'&<D  
 GRIN扩散器层将由双界面元件模拟。 YrL:!\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。 -y)i
j``VY  
 元件厚度对应于层厚度12.656μm。 5iwJdm  
 折射率调制由采样x/y调制介质模拟。 AK} wSXF  
X@2[!%n
m  
a2SMNC]  
,dLh`t<\  
 基材丙烯酸的离散数据应该从miscellaneous材料目录中加载。 `rN,*kcP  
 折射率调制的数据阵列必须设置到介质中。 GBFYa6\4sT  
 应该选择像素化折射率调制。 py6|uGN  
b*\K I  
gu7mGHn-  
 优化的GRIN介质是周期性结构。 只优化和指定一个单周期。 $h"tg9L^)  
 介质必须切换到周期模式。周期是1.20764μm×1.20764μm。 g[!t@K  
*/;[ -9  
6.通过GRIN介质传播 AK]{^Hv
z  
KuL2X@)}  
}1VxMx@  
L}T:Y).  
 通过折射率调制层传播的传播模型： SV0E7qX  
- 薄元近似 t;!vjac  
- 分步光束传播方法。 B
&ItA76  
 对于这个案例，薄元近似足够准确。 DK;p6_tT  
 在传播面板上选择传播方法，并且编辑传播设置。 r BQFC4L  
 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）。 pC2ZN  
YBqu7
&  
7.模拟结果 l=,\ h&  
VJmX@zX9  
Cgq/#2BM  
8.结论 {>PN}fk2QP  
l?2(c  
 VirtualLab Fusion支持设计GRIN衍射光学元件和全息图。 4=!SG4~o  
 优化的GRIN元件可以生成任意的二维强度分布。 q<Gn@xc'  
 可以模拟通过x/y平面上任意调制的介质中的光传播。