[技术]设计和分析GRIN扩散器（完整） [复制链接]

1.模拟任务 c8Q}m(bhWI  
XhA tf@n  
 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。 {,u})U2  
 设计包括两个步骤：
Y'5(exW  
- 设计相位函数来生成一个角谱Top Hat分布。 cUr!U\X[  
- 基于相位调制来计算对应的折射率调制。 ~sZ$`t
 
 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。 @]]&^ 7  
=Z{jc  
J?EDz,  
照明光束参数  "iR:KW@  
lXZ*Pb<j  
^`B;SSV  
波长：632.8nm ``eam8Az_U  
激光光束直径（1/e2）：700um z1]nC]2  
:Nv7Wt!  
理想输出场参数 hNhEA $X5  
PXqG;o*Q*?  
([ -i5  
直径：1° eWNg?*/  
分辨率：≤0.03° H\qZu%F'  
效率：>70% p_(En4QSH  
杂散光：<20% _m[DieR  
iEZ+Znon  
[sjkm+ ?  
2.设计相位函数 nmts% u  
]%y>l j?Y  
H%XF~tF:  
Dk>6PBl  
 相位的设计请参考会话编辑器 0#DE
h|?  
 Sc563_GRIN_Diffuser_1.seditor和优化文档Sc563_GRIN_Diffuser_2.dp。 UfPHV%Wd  
 设计没有离散相位级的phase-only传输。 ;g? |y(xv  
wMj#.Jh  
3.计算GRIN扩散器 o<%0|n_O&  
 GRIN扩散器应该包含一个1mm厚度石英玻璃作为基板，和一个折射率调制的丙烯酸薄层。 M2N8?Ycv3  
 最大折射率调制为△n=+0.05。 f*B
-aj#  
 最大层厚度如下： m./PRV1$x  
S<-nlBs.  
4.计算折射率调制 7KX27.~F  
*m^\&  
从IFTA优化文档中显示优化的传输 k}
Q<#   
jS~
Pdz  
 将传输相位转变为实部，通过函数Manipulation→Field Quantity Operations→Move→Phase to Real。 M:{Aq&.  
E_aBDiyDf  
6[4VbIBSI  
 生成正向函数，通过Manipulation→Amplitude/Real Part Manipulation→Lift Positive函数。 2jC`'8  
5K2K'ZkI  
,aLwOmO  
 乘以最大调制折射率（0.05），通过Manipulation→Operation with Constant→Multiply Constant函数。 aY#?QjL  
IlB8~{p_  
BjsT 9?6W/  
 将数据转换成数据阵列：Manipulation→Create Numerical Data Array（参见下一张）。 ~bxev/$d  
[#q]B=JB  
w$6Z}M1d  
iGu%_-S  
 数据阵列可用于存储折射率调制。 @anjjC5a~  
 选择在下一个对话框中将实部转化为一个数据阵列图。 @$T$hMl  
 插值应该设置为Nearest Neighbor来得到一个像素化折射率调制。 w\YS5!P,V  
`H6~<9r  
5.X/Y采样介质 U
]~@_j  
xBA"w:<  
 GRIN扩散器层将由双界面元件模拟。 ;//9,x9;t  
 这个元件可以在平面层和任意折射率调制之间进行模拟。 *H/3xPh,*  
 元件厚度对应于层厚度12.656μm。 twq~.:<o  
 折射率调制由采样x/y调制介质模拟。 kuy?n-1g  
f4b9o[,s2e  
gK`w|kh`  
X<}}DZSu a  
 基材丙烯酸的离散数据应该从miscellaneous材料目录中加载。 $vfgYl4q  
 折射率调制的数据阵列必须设置到介质中。 8ROKfPj;z  
 应该选择像素化折射率调制。 32<D9_  
jRg gj`o  
@%R4V[Lo.  
 优化的GRIN介质是周期性结构。 只优化和指定一个单周期。 PY.K_(D  
 介质必须切换到周期模式。周期是1.20764μm×1.20764μm。 {g<D:"Q  
G/<zd)  
6.通过GRIN介质传播 eKvr1m- -  
GDL/5m#  
igfQ,LWe!  
q[a\a7U z  
 通过折射率调制层传播的传播模型： GXVx/)H  
- 薄元近似 78uImC*o  
- 分步光束传播方法。 4SJ aAeIZ  
 对于这个案例，薄元近似足够准确。 3!{imQT  
 在传播面板上选择传播方法，并且编辑传播设置。 !S':G  
 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）。 :rVR{,pL  
Ig`q[o  
7.模拟结果 nc k/Dw  
sv%X8  
%Hbq3U30  
8.结论 THp_ dTD  
]- 1(r,  
 VirtualLab Fusion支持设计GRIN衍射光学元件和全息图。 #ODP+>-IjB  
 优化的GRIN元件可以生成任意的二维强度分布。 O8@65URKx  
 可以模拟通过x/y平面上任意调制的介质中的光传播。