教程565（1.0）
1.模擬任務(wù)
本教程將介紹設計和分析生成Top Hat圖案的折射率調制擴散器圖層。
設計包括兩個(gè)步驟：
- 設計相位函數來(lái)生成一個(gè)角譜Top Hat分布。
- 基于相位調制來(lái)計算對應的折射率調制。
設計相位函數是基于案例DO.002。在開(kāi)始設計一個(gè)梯度折射率擴散器之前，我們迫切地推薦您先閱讀這個(gè)案例。
照明光束參數
波長(cháng)：632.8nm
激光光束直徑（1/e2）：700um
理想輸出場(chǎng)參數
直徑：1°
分辨率：≤0.03°
效率：>70%
雜散光：<20%
2.設計相位函數
相位的設計請參考會(huì )話(huà)編輯器
Sc563_GRIN_Diffuser_1.seditor和優(yōu)化文檔Sc563_GRIN_Diffuser_2.dp。
設計沒(méi)有離散相位級的phase-only傳輸。
3.計算GRIN擴散器
GRIN擴散器應該包含一個(gè)1mm厚度石英玻璃作為基板，和一個(gè)折射率調制的丙烯酸薄層。
最大折射率調制為△n=+0.05。
最大層厚度如下：
4.計算折射率調制
從IFTA優(yōu)化文檔中顯示優(yōu)化的傳輸
將傳輸相位轉變?yōu)閷?shí)部，通過(guò)函數Manipulation→Field Quantity Operations→Move→Phase to Real。
生成正向函數，通過(guò)Manipulation→Amplitude/Real Part Manipulation→Lift Positive函數。
乘以最大調制折射率（0.05），通過(guò)Manipulation→Operation with Constant→Multiply Constant函數。
將數據轉換成數據陣列：Manipulation→Create Numerical Data Array（參見(jiàn)下一張）。
數據陣列可用于存儲折射率調制。
選擇在下一個(gè)對話(huà)框中將實(shí)部轉化為一個(gè)數據陣列圖。
插值應該設置為Nearest Neighbor來(lái)得到一個(gè)像素化折射率調制。
5.X/Y采樣介質(zhì)
GRIN擴散器層將由雙界面元件模擬。
這個(gè)元件可以在平面層和任意折射率調制之間進(jìn)行模擬。
元件厚度對應于層厚度12.656μm。
折射率調制由采樣x/y調制介質(zhì)模擬。
基材丙烯酸的離散數據應該從miscellaneous材料目錄中加載。
折射率調制的數據陣列必須設置到介質(zhì)中。
應該選擇像素化折射率調制。
優(yōu)化的GRIN介質(zhì)是周期性結構。
只優(yōu)化和指定一個(gè)單周期。
介質(zhì)必須切換到周期模式。周期是
1.20764μm×1.20764μm。
6.通過(guò)GRIN介質(zhì)傳播
通過(guò)折射率調制層傳播的傳播模型：
- 薄元近似
- 分步光束傳播方法。
對于這個(gè)案例，薄元近似足夠準確。
在傳播面板上選擇傳播方法，并且編輯傳播設置。
場(chǎng)采樣必須設置為手動(dòng)模式并且采樣距離為4.5μm（半像素尺寸）。
7.模擬結果
角強度分布
（參見(jiàn)Sc563_GRIN_Diffuser_3.lpd）
8.結論
VirtualLab Fusion支持設計GRIN衍射光學(xué)元件和全息圖。
優(yōu)化的GRIN元件可以生成任意的二維強度分布。
可以模擬通過(guò)x/y平面上任意調制的介質(zhì)中的光傳播。
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