[技术]设计和分析GRIN扩散器（完整） [复制链接]

1.模拟任务 F91'5D,u0  
nM*-Dy3ou  
 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。 z;? 32K  
 设计包括两个步骤： E! '|FJ  
- 设计相位函数来生成一个角谱Top Hat分布。 IbFS8 *a\  
- 基于相位调制来计算对应的折射率调制。 `9IG//  
 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。 9os>k*  
_]~`t+W'DJ  
|X:"AH"S  
照明光束参数 |G^w2"D_Z  
?7Kl)p3  
p*F.WxB)4  
波长：632.8nm  xY]Y  
激光光束直径（1/e2）：700um B}n tD  
nksx|i l  
理想输出场参数 Gw4~  
0Z.bd=H  
: b9X?%L~  
直径：1° t= =+SHGP  
分辨率：≤0.03° A.0eeX{  
效率：>70% g\;&Z  
杂散光：<20% s,&tD WU  
7f!"vhCXM;  
v<+5B5"1  
2.设计相位函数 /G}TPXA  
RM/q\100  
#^|"dIZ_M  
>NL4&MV:  
 相位的设计请参考会话编辑器 VJp; XM  
 Sc563_GRIN_Diffuser_1.seditor和优化文档Sc563_GRIN_Diffuser_2.dp。 !% 'dyj  
 设计没有离散相位级的phase-only传输。 W!@*3U]2R  
:Kc9k(3&r  
3.计算GRIN扩散器 tWD5Yh>.?$  
 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。 yHrYSE
M  
 最大折射率调制为△n=+0.05。 Qq,
w6ekr  
 最大层厚度如下： $CT2E  
-u!{8S~wA  
4.计算折射率调制 "n,?)  
IdP"]Sv{<  
从IFTA优化文档中显示优化的传输 >M~wFs$~  
&w4~0J>v!  
 将传输相位转变为实部，通过函数Manipulation→Field Quantity Operations→Move→Phase to Real。 UBj"m<  
)SJ18 no|l  
QzV Q}  
 生成正向函数，通过Manipulation→Amplitude/Real Part Manipulation→Lift Positive函数。 X,
+M?  
IYZ$a/{P  
ZT;8Wvo  
 乘以最大调制折射率（0.05），通过Manipulation→Operation with Constant→Multiply Constant函数。 9d5|rk8VS  
WoYXXYP/E  
st91rV$y?  
 将数据转换成数据阵列：Manipulation→Create Numerical Data Array（参见下一张）。 Ze
?(N~  
m]XG7:}V0  
v'fX'/  
Pl2ZA)[g  
 数据阵列可用于存储折射率调制。 m+Um^:\jX  
 选择在下一个对话框中将实部转化为一个数据阵列图。 1MVzu7  
 插值应该设置为Nearest Neighbor来得到一个像素化折射率调制。 luPj'd?  
R]Iv?)Y  
5.X/Y采样介质 P LHiQ:  
ONc-jU^  
 GRIN扩散器层将由双界面元件模拟。 yu^n;gWH  
 这个元件可以在平面层和任意折射率调制之间进行模拟。 i.~*G8!DM  
 元件厚度对应于层厚度12.656μm。 2.6F5&:($  
 折射率调制由采样x/y调制介质模拟。 3Gr:.V9=  
kimqm  
JZc"4qf@OT  
p bR
U"   
 基材丙烯酸的离散数据应该从miscellaneous材料目录中加载。 e#R'_}\yj  
 折射率调制的数据阵列必须设置到介质中。 5:"zs  
 应该选择像素化折射率调制。 -~PiPYX  
"q<}#]u  
J.t tJOP  
 优化的GRIN介质是周期性结构。 只优化和指定一个单周期。 0vi)my;!  
 介质必须切换到周期模式。周期是1.20764μm×1.20764μm。 .+.BNS   
KV1/!r+
*  
6.通过GRIN介质传播 &@&0n)VTd  
4/_@F>I_  
@_:Jm tH<  
Y\Grf$e  
 通过折射率调制层传播的传播模型： ?H30  
- 薄元近似 -JMlk
:~  
- 分步光束传播方法。 v +$3Z5  
 对于这个案例，薄元近似足够准确。 3M@!?=|U  
 在传播面板上选择传播方法，并且编辑传播设置。 v \xuq`  
 场采样必须设置为手动模式并且采样距离为4.5μm（半像素尺寸）。 }\-"L/D?+  
M@TXzn!&o  
7.模拟结果 _,G^#$pH  
e [}m@
a  
E <O:  
8.结论 Ho_ 2zx:8b  
>sfH[b  
 VirtualLab Fusion支持设计GRIN衍射光学元件和全息图。 jO5R0^w  
 优化的GRIN元件可以生成任意的二维强度分布。 $$GmundqB  
 可以模拟通过x/y平面上任意调制的介质中的光传播。