[技术]设计和分析GRIN扩散器（完整） [复制链接]

1.模拟任务 d
vcLZK  
bx%Ky0Z  
 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。 9 lXnNK |]  
 设计包括两个步骤： bfq%.<W  
- 设计相位函数来生成一个角谱Top Hat分布。 )8E[xBaO  
- 基于相位调制来计算对应的折射率调制。 GJ\bZ"vDo  
 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。 8b"vXNB.f  
T@xaa\bzg  
$sFqMy  
照明光束参数 =F% <W7  
{
nMCU{*k  
g;~$xXn  
波长：632.8nm &})Zqc3Lqk  
激光光束直径（1/e2）：700um G0u H6x?  
[(; .D  
理想输出场参数 T"DG$R,Aj  
^|%N _ s  
q{}U5(,{0  
直径：1° s54AM]a{j  
分辨率：≤0.03° 8/@*6J  
效率：>70% F?Fxm*Wa/  
杂散光：<20% FI@kE19  
Et'&}NjI  
FwV5{-(  
2.设计相位函数 V#+M lN  
p'kB1)~|  
bo#?,80L}`  
Lh-+i  
 相位的设计请参考会话编辑器 Wb5n> *  
 Sc563_GRIN_Diffuser_1.seditor和优化文档Sc563_GRIN_Diffuser_2.dp。 p#N2K{E  
 设计没有离散相位级的phase-only传输。 ll ^I;o0  
swg*fhJFB  
3.计算GRIN扩散器 w&Z.rB?  
 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。 lvG+9e3+  
 最大折射率调制为△n=+0.05。 IK,aA;d  
 最大层厚度如下： })?KpYk  
G%dzJpC(  
4.计算折射率调制 &<Fw  
C;YtMY:  
从IFTA优化文档中显示优化的传输 6
u,w  
L2%npps  
 将传输相位转变为实部，通过函数Manipulation→Field Quantity Operations→Move→Phase to Real。 Yq:+.UU  
fM3ZoH/  
8#|PJc  
 生成正向函数，通过Manipulation→Amplitude/Real Part Manipulation→Lift Positive函数。 2E.D0E Cu  
G)gPL]C0  
{3BWT  
 乘以最大调制折射率（0.05），通过Manipulation→Operation with Constant→Multiply Constant函数。 (r-PkfXvIf  
*>T@3G.{Rm  

VO<P9g$UD  
 将数据转换成数据阵列：Manipulation→Create Numerical Data Array（参见下一张）。 2U
3WH.o  
#;\tgUQ  
Me-H'Mp~  
&g!yRvM!;Q  
 数据阵列可用于存储折射率调制。 -e.ygiK.`S  
 选择在下一个对话框中将实部转化为一个数据阵列图。 v{) *P.E  
 插值应该设置为Nearest Neighbor来得到一个像素化折射率调制。 }O:l]O`  
FXbalQ?^  
5.X/Y采样介质 %.s"l6 W  
i+|/V&#3[  
 GRIN扩散器层将由双界面元件模拟。 <$8e;:#:  
 这个元件可以在平面层和任意折射率调制之间进行模拟。 w"!zLB&9[  
 元件厚度对应于层厚度12.656μm。 (X|lK.W y  
 折射率调制由采样x/y调制介质模拟。 qbo W<W<H1  
3Ol`i$  
> M4QEv  
~t^'4"K*  
 基材丙烯酸的离散数据应该从miscellaneous材料目录中加载。 rk `]]  
 折射率调制的数据阵列必须设置到介质中。 8'0KHn{#  
 应该选择像素化折射率调制。 `IK3e9QpcA  
mk +BeK  
B0!W=T\  
 优化的GRIN介质是周期性结构。 只优化和指定一个单周期。 -l$-\(,M`#  
 介质必须切换到周期模式。周期是1.20764μm×1.20764μm。 #+;0=6+SM  
%M-B"#OB7  
6.通过GRIN介质传播 Lu~M=Fh  
Gl5W4gW;&  
(ChL$!x  
=mh)b]].4\  
 通过折射率调制层传播的传播模型： !{4bC  
- 薄元近似 vH vwH  
- 分步光束传播方法。 bdr!|WZ  
 对于这个案例，薄元近似足够准确。 8yCQWDE}  
 在传播面板上选择传播方法，并且编辑传播设置。 WQ1*)h8,9  
 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）。 {pEbi)CF,}  
oB
zjEv  
7.模拟结果 E#,n.U>#)  
^BQ*l5K  
S.NLxb/
 
8.结论 .8Gmy07  
\"mLLnK?  
 VirtualLab Fusion支持设计GRIN衍射光学元件和全息图。 N,u~ZEI  
 优化的GRIN元件可以生成任意的二维强度分布。 fQ~YBFhlr  
 可以模拟通过x/y平面上任意调制的介质中的光传播。