[技术]设计和分析GRIN扩散器（完整） [复制链接]

1.模拟任务 w>2lG3H<  
_&, A  
 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。  /!ElAL  
 设计包括两个步骤： Fu.aV876\f  
- 设计相位函数来生成一个角谱Top Hat分布。 <PSz`)SN  
- 基于相位调制来计算对应的折射率调制。 Owf!dMA;nF  
 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。 THwM',6  
GXZ="3W |  
;"&?Okz  
照明光束参数 7(2}Vs!5  
=OK#5r[UV  
LGL;3EI  
波长：632.8nm . Z&5TK4I  
激光光束直径（1/e2）：700um }tt%J[  
IGTO|sT"  
理想输出场参数 im*sSz 0 (  
$tu  
L<V20d9
  
直径：1° $R}C(k ;?  
分辨率：≤0.03° ;Pk"mC  
效率：>70% :kHk'.V1(  
杂散光：<20% 3@=<4$  
mH,s!6j?Vp  
v.W!  
2.设计相位函数 mywxV  
cPtDIc,  
&m5^ YN$b  
;,-)Z|W  
 相位的设计请参考会话编辑器 (~G*'/)  
 Sc563_GRIN_Diffuser_1.seditor和优化文档Sc563_GRIN_Diffuser_2.dp。 bpsyO>lx/  
 设计没有离散相位级的phase-only传输。 dFg&|Lp  
^U~Er'mT  
3.计算GRIN扩散器 $MasYi
 
 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。 >IQ&*Bb  
 最大折射率调制为△n=+0.05。 sA6HkB.  
 最大层厚度如下： _A]jiPq  
xd3mAf  
4.计算折射率调制 )%jS9e{d  
f
#h0O3  
从IFTA优化文档中显示优化的传输 u0R[TA3  
KdR\a&[MA  
 将传输相位转变为实部，通过函数Manipulation→Field Quantity Operations→Move→Phase to Real。 ybJa:  
~^.,Ftkb@7  
s;h`n$  
 生成正向函数，通过Manipulation→Amplitude/Real Part Manipulation→Lift Positive函数。 qF3S\ C  
-rsS_[$2  
t>]W+Lx#  
 乘以最大调制折射率（0.05），通过Manipulation→Operation with Constant→Multiply Constant函数。 cV:Q(|QC  
9I 6^-m@:  
l&Q@+xb>  
 将数据转换成数据阵列：Manipulation→Create Numerical Data Array（参见下一张）。 {$N\@q@v~  
qbnlD\  
'q9Ejig  
j 1'H|4  
 数据阵列可用于存储折射率调制。 kk126?V]_  
 选择在下一个对话框中将实部转化为一个数据阵列图。 IF>v -Z  
 插值应该设置为Nearest Neighbor来得到一个像素化折射率调制。 rREev  
fx 08>r   
5.X/Y采样介质 \yymp70w  
>`30 ib  
 GRIN扩散器层将由双界面元件模拟。 :xq^T  
 这个元件可以在平面层和任意折射率调制之间进行模拟。 Bptt"  
 元件厚度对应于层厚度12.656μm。 fo}@B&=4  
 折射率调制由采样x/y调制介质模拟。 DvEII'-h  
j5Yli6r?3-  
k'$7RjCu  
~l+~MB  
 基材丙烯酸的离散数据应该从miscellaneous材料目录中加载。 rGH7S!\AM  
 折射率调制的数据阵列必须设置到介质中。 >y+j!)\  
 应该选择像素化折射率调制。 M]\"]H?  
d{!zJ+n  
IKp(KlA  
 优化的GRIN介质是周期性结构。 只优化和指定一个单周期。 ziW[qH {  
 介质必须切换到周期模式。周期是1.20764μm×1.20764μm。 $o\Uq  
6O5E4=  
6.通过GRIN介质传播 AO$aWyI  
j@Us7Q)A(  
*|+ ~V/#  
x2i`$iNhmP  
 通过折射率调制层传播的传播模型： n;b9f|&z  
- 薄元近似 f2|On6/  
- 分步光束传播方法。 iEFS>kL8e  
 对于这个案例，薄元近似足够准确。 [0+5 Gx  
 在传播面板上选择传播方法，并且编辑传播设置。 x^F2Ywp%  
 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）。 43J8PMY  
gp'n'K]  
7.模拟结果 s|!b: Ms`  
_ )^n[_E  
(aCl*vV1  
8.结论 9]8M{L  
q33!X!br  
 VirtualLab Fusion支持设计GRIN衍射光学元件和全息图。 CQY/q@7  
 优化的GRIN元件可以生成任意的二维强度分布。
YpZ9h
@,  
 可以模拟通过x/y平面上任意调制的介质中的光传播。