教程565（1.0）
1.模擬任務(wù)
本教程將介紹設(shè)計(jì)和分析生成Top Hat圖案的折射率調(diào)制擴(kuò)散器圖層。
設(shè)計(jì)包括兩個(gè)步驟：
- 設(shè)計(jì)相位函數(shù)來生成一個(gè)角譜Top Hat分布。
- 基于相位調(diào)制來計(jì)算對應(yīng)的折射率調(diào)制。
設(shè)計(jì)相位函數(shù)是基于案例DO.002。在開始設(shè)計(jì)一個(gè)梯度折射率擴(kuò)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(shù)
波長：632.8nm
激光光束直徑（1/e2）：700um
理想輸出場參數(shù)
直徑：1°
分辨率：≤0.03°
效率：>70%
雜散光：<20%
2.設(shè)計(jì)相位函數(shù)
相位的設(shè)計(jì)請參考會話編輯器
Sc563_GRIN_Diffuser_1.seditor和優(yōu)化文檔Sc563_GRIN_Diffuser_2.dp。
設(shè)計(jì)沒有離散相位級的phase-only傳輸。
3.計(jì)算GRIN擴(kuò)散器
GRIN擴(kuò)散器應(yīng)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(diào)制的丙烯酸薄層。
最大折射率調(diào)制為△n=+0.05。
最大層厚度如下：
4.計(jì)算折射率調(diào)制
從IFTA優(yōu)化文檔中顯示優(yōu)化的傳輸
將傳輸相位轉(zhuǎn)變?yōu)閷?shí)部，通過函數(shù)Manipulation→Field Quantity Operations→Move→Phase to Real。
生成正向函數(shù)，通過Manipulation→Amplitude/Real Part Manipulation→Lift Positive函數(shù)。
乘以最大調(diào)制折射率（0.05），通過Manipulation→Operation with Constant→Multiply Constant函數(shù)。
將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成數(shù)據(jù)陣列：Manipulation→Create Numerical Data Array（參見下一張）。
數(shù)據(jù)陣列可用于存儲折射率調(diào)制。
選擇在下一個(gè)對話框中將實(shí)部轉(zhuǎn)化為一個(gè)數(shù)據(jù)陣列圖。
插值應(yīng)該設(shè)置為Nearest Neighbor來得到一個(gè)像素化折射率調(diào)制。
5.X/Y采樣介質(zhì)
GRIN擴(kuò)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(diào)制之間進(jìn)行模擬。
元件厚度對應(yīng)于層厚度12.656μm。
折射率調(diào)制由采樣x/y調(diào)制介質(zhì)模擬。
基材丙烯酸的離散數(shù)據(jù)應(yīng)該從miscellaneous材料目錄中加載。
折射率調(diào)制的數(shù)據(jù)陣列必須設(shè)置到介質(zhì)中。
應(yīng)該選擇像素化折射率調(diào)制。
優(yōu)化的GRIN介質(zhì)是周期性結(jié)構(gòu)。
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GRIN介質(zhì)傳播
通過折射率調(diào)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(zhǔn)確。
在傳播面板上選擇傳播方法，并且編輯傳播設(shè)置。
場采樣必須設(shè)置為手動模式并且采樣距離為4.5μm（半像素尺寸）。
7.模擬結(jié)果
角強(qiáng)度分布
（參見Sc563_GRIN_Diffuser_3.lpd）
8.結(jié)論
VirtualLab Fusion支持設(shè)計(jì)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(qiáng)度分布。
可以模擬通過x/y平面上任意調(diào)制的介質(zhì)中的光傳播。
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