[技术]设计和分析GRIN扩散器（完整） [复制链接]

1.模拟任务 NVS U)#  
58mzh
82+  
 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。 n/pM[gI  
 设计包括两个步骤： 9:!n'mn  
- 设计相位函数来生成一个角谱Top Hat分布。 t.j q]L  
- 基于相位调制来计算对应的折射率调制。 ~uqJ@#o{  
 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。 PD|I3qv~  
l4O}>#  
-/~^S]  
照明光束参数 8|dlt$  
7xVI,\qV  

jsf=S{^2  
波长：632.8nm tJUMLn?  
激光光束直径（1/e2）：700um :)q/8 0@  
-tF5$pb'  
理想输出场参数 pb{'t2kk  
bG^E]
a/D  
r@e_cD] M  
直径：1° G( nT.\  
分辨率：≤0.03°
x|U]x  
效率：>70% g/lv>*+gS  
杂散光：<20% BpDf4
)|  
<gZC78}E  
Fng":28o  
2.设计相位函数 I:]s/r7  
A0oC*/  
ah"2^x  
QP7EPaW  
 相位的设计请参考会话编辑器 zO9$fU  
 Sc563_GRIN_Diffuser_1.seditor和优化文档Sc563_GRIN_Diffuser_2.dp。 6.Ef
M^[  
 设计没有离散相位级的phase-only传输。 >pv~$  
j &,vju  
3.计算GRIN扩散器 gEO#-tMjOQ  
 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。  3i?{E^  
 最大折射率调制为△n=+0.05。  _"%d9B  
 最大层厚度如下： )}~k7bb}Y  
[k@D}p x  
4.计算折射率调制 A}~hc&J  
ZA1?'  
从IFTA优化文档中显示优化的传输 >`5iq.v  
9H1R0iWW  
 将传输相位转变为实部，通过函数Manipulation→Field Quantity Operations→Move→Phase to Real。 6[aCjW  
8$v17 3  
=(Mv@eA"  
 生成正向函数，通过Manipulation→Amplitude/Real Part Manipulation→Lift Positive函数。 6
DaH+  
@2CYv>  
\ CV(c]  
 乘以最大调制折射率（0.05），通过Manipulation→Operation with Constant→Multiply Constant函数。 J0d +q!  
qk~QcVg  
+z>*m`}F  
 将数据转换成数据阵列：Manipulation→Create Numerical Data Array（参见下一张）。 |ng[s6uf  
EK@yzJ%  
15iCJ p  
>kz5
azV0  
 数据阵列可用于存储折射率调制。 ~bigaY  
 选择在下一个对话框中将实部转化为一个数据阵列图。 d+fmVM?p  
 插值应该设置为Nearest Neighbor来得到一个像素化折射率调制。 QMy;?,  
6:-qL}  
5.X/Y采样介质 y"cK@sOo  
V,|l&-  
 GRIN扩散器层将由双界面元件模拟。 : 60PO  
 这个元件可以在平面层和任意折射率调制之间进行模拟。 []3xb`<&  
 元件厚度对应于层厚度12.656μm。 q,aWF5m@  
 折射率调制由采样x/y调制介质模拟。 baR{  
qAR~js`5  
"Z&qOQg%3  
x:xKlPGd  
 基材丙烯酸的离散数据应该从miscellaneous材料目录中加载。 W$:;MY>0f  
 折射率调制的数据阵列必须设置到介质中。 *S~. KW[  
 应该选择像素化折射率调制。 ~UK) p;|  
YwoytoXK  
bt%k;Z]  
 优化的GRIN介质是周期性结构。 只优化和指定一个单周期。 BxG0vJN|  
 介质必须切换到周期模式。周期是1.20764μm×1.20764μm。 ;NLL?6~  
*: e^yi  
6.通过GRIN介质传播 87~. |nu  
C([;JO 11[  
.X_k[l9  
3c@Cb`w@  
 通过折射率调制层传播的传播模型： D*vrQ9&# 8  
- 薄元近似 {(D
$Xb  
- 分步光束传播方法。 Tud[VS?99  
 对于这个案例，薄元近似足够准确。 m`nv4i#o  
 在传播面板上选择传播方法，并且编辑传播设置。 lCWk)m8  
 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）。 p
tb t  
o6xl,T%  
7.模拟结果 iP|h];a+@  
K JPB-  
J:#B,2F+^  
8.结论 KNIYar*3  
0Rtqq
NFD  
 VirtualLab Fusion支持设计GRIN衍射光学元件和全息图。 R/ l1$}  
 优化的GRIN元件可以生成任意的二维强度分布。 fcnbPO0M  
 可以模拟通过x/y平面上任意调制的介质中的光传播。