[技术]设计和分析GRIN扩散器（完整） [复制链接]

1.模拟任务 g-K;J4 K%  
K~d'*J-  
 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。 kTH""h{  
 设计包括两个步骤： 9`Qa/Y!  
- 设计相位函数来生成一个角谱Top Hat分布。 $1ovT8  
- 基于相位调制来计算对应的折射率调制。 FO/cEu  
 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。 [~8U],?1  
^'=[+  
^N^G?{EV/#  
照明光束参数 *OA(v^@tx7  
kSV(T'#x  
H5 z1_O_+  
波长：632.8nm BI%^7\HZ  
激光光束直径（1/e2）：700um fNLO%\G~2  
|mKohV qr  
理想输出场参数 s'yR2JYv  
[y8(v ~H  
E#_/#J]UQn  
直径：1° |fKT@2(  
分辨率：≤0.03° 4^r6RS@z  
效率：>70% /Pextj<  
杂散光：<20% z6)N![X  
=Fc]mcJ69  
rG?5z"  
2.设计相位函数 K+|XI|1p  
F^/KD<cgK  
?lkB{-%rQ  
s=:)!M.i  
 相位的设计请参考会话编辑器 )y8M
yb}  
 Sc563_GRIN_Diffuser_1.seditor和优化文档Sc563_GRIN_Diffuser_2.dp。 5Xr})%L  
 设计没有离散相位级的phase-only传输。 VLV]e_D6s  
B9|s`o)!  
3.计算GRIN扩散器 &wlD`0
v  
 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。 07Yak<+~  
 最大折射率调制为△n=+0.05。 )Wle CS_
 
 最大层厚度如下： O#k; O*s'  
'4M{Xn}@  
4.计算折射率调制 /ckkqk"  
Ye]K 74M.  
从IFTA优化文档中显示优化的传输 L*4"D4V  
x%s1)\^A  
 将传输相位转变为实部，通过函数Manipulation→Field Quantity Operations→Move→Phase to Real。 9ye!kYF,  
J;~YD$  
MhA4C 8  
 生成正向函数，通过Manipulation→Amplitude/Real Part Manipulation→Lift Positive函数。 8o+:|V~X  
iT:i '\~  
4!Radl3`  
 乘以最大调制折射率（0.05），通过Manipulation→Operation with Constant→Multiply Constant函数。 {J)%6eL?  
JkN*hm?  
<.Zh{"$qo  
 将数据转换成数据阵列：Manipulation→Create Numerical Data Array（参见下一张）。 i#4+l$q  
T%oJmp?0  
+%j27~R>D  
AmC9qk8Q  
 数据阵列可用于存储折射率调制。 c/ImK`:)4a  
 选择在下一个对话框中将实部转化为一个数据阵列图。 c$,1j%[)  
 插值应该设置为Nearest Neighbor来得到一个像素化折射率调制。 e|:\Ps`8  
~]?sA{  
5.X/Y采样介质 [>mH  
#/ePpSyD  
 GRIN扩散器层将由双界面元件模拟。 EUs9BJFP  
 这个元件可以在平面层和任意折射率调制之间进行模拟。 3#'8S_  
 元件厚度对应于层厚度12.656μm。 N {{MM
Iq  
 折射率调制由采样x/y调制介质模拟。 Zoxblk  
@]IRB1X  
Xg]Cq"RJC  
,mx\ -lWFy  
 基材丙烯酸的离散数据应该从miscellaneous材料目录中加载。 0?oL zw&  
 折射率调制的数据阵列必须设置到介质中。 y;CX)!8  
 应该选择像素化折射率调制。 ;o'r@4^&$R  
!&Q?ASJH  
=PY{Elf  
 优化的GRIN介质是周期性结构。 只优化和指定一个单周期。 E9mu:T  
 介质必须切换到周期模式。周期是1.20764μm×1.20764μm。 kh#QT_y  
PX/Y?DP  
6.通过GRIN介质传播 *Sdx:G~gp  
N$e mS  
'*L6@e#U  
w>cqsTq  
 通过折射率调制层传播的传播模型： #8M?y*<I  
- 薄元近似 hDTC~~J/  
- 分步光束传播方法。 x#3*C|A  
 对于这个案例，薄元近似足够准确。 #<==7X#  
 在传播面板上选择传播方法，并且编辑传播设置。 -5  
 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）。 UFT JobU  
RtR@wZ2\s  
7.模拟结果 9tv,,I;iU  
, @UO
j=  
'ux!:b"  
8.结论 5PZ!ZO&  
(_4DZMf  
 VirtualLab Fusion支持设计GRIN衍射光学元件和全息图。  s&pnB  
 优化的GRIN元件可以生成任意的二维强度分布。 }\S'oC\[  
 可以模拟通过x/y平面上任意调制的介质中的光传播。