[技术]设计和分析GRIN扩散器（完整） [复制链接]

1.模拟任务 O:#t> ;  
N2=gSEY  
 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。 Ewu 7tq Z  
 设计包括两个步骤： x@(91f  
- 设计相位函数来生成一个角谱Top Hat分布。 q4lL7@_  
- 基于相位调制来计算对应的折射率调制。 aCy2.Qn  
 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。 W<k) '|  
"X"DTP1b  
xlS t  
照明光束参数 ,8EeSnI  
Cz m`5  
]r6,^"  
波长：632.8nm n%@xnB$ZX  
激光光束直径（1/e2）：700um &c?-z}=G  
)vhHlZ *+  
理想输出场参数 lOcvRF  
HI)ks~E/  
{.;MsE  
直径：1° R&=Y7MfZ  
分辨率：≤0.03° O. @_2  
效率：>70% Kl\A&O*{  
杂散光：<20% ] E`J5o}op  
x^
9W<  
[Gy
sx  
2.设计相位函数 h}rrsVj3  
X62z>mM  
y! 7;Z~"  
Z'PL?;&+R  
 相位的设计请参考会话编辑器 hH`yQGZ  
 Sc563_GRIN_Diffuser_1.seditor和优化文档Sc563_GRIN_Diffuser_2.dp。 5|
&Sg}_  
 设计没有离散相位级的phase-only传输。 nD!C9G#oS  
C`7HC2Is  
3.计算GRIN扩散器 hjaI&?w  
 GRIN扩散器应该包含一个1mm厚度石英玻璃作为基板，和一个折射率调制的丙烯酸薄层。 7H++ pOF  
 最大折射率调制为△n=+0.05。 ~\Fde^1  
 最大层厚度如下： W)$;T%u  
^FF{71;
 
4.计算折射率调制 [}}oHm3&  
:G,GHU'/78  
从IFTA优化文档中显示优化的传输 E+UOuf*(  
WcbJ4Ore  
 将传输相位转变为实部，通过函数Manipulation→Field Quantity Operations→Move→Phase to Real。 U~!97,|ic  
OA&NWAm4  
Cf2rRH  
 生成正向函数，通过Manipulation→Amplitude/Real Part Manipulation→Lift Positive函数。 Nbuaw[[iz  
5"]PwC  
: :e=6i  
 乘以最大调制折射率（0.05），通过Manipulation→Operation with Constant→Multiply Constant函数。 _nOio?  
VBBqoyP h  
mJ !}!~:  
 将数据转换成数据阵列：Manipulation→Create Numerical Data Array（参见下一张）。 2gb49y~  
"JbFbcj  
6D/5vM1  
2m/
1:5  
 数据阵列可用于存储折射率调制。 VOp8
,!  
 选择在下一个对话框中将实部转化为一个数据阵列图。 ~ m,z|  
 插值应该设置为Nearest Neighbor来得到一个像素化折射率调制。 DTAEfs!ZW  
Xj?j1R>GB  
5.X/Y采样介质 ,dK%[  
Bn}@w
O  
 GRIN扩散器层将由双界面元件模拟。 s[8<@I*u  
 这个元件可以在平面层和任意折射率调制之间进行模拟。 _av%`bb&z9  
 元件厚度对应于层厚度12.656μm。 0JKbp*H  
 折射率调制由采样x/y调制介质模拟。 ]%"Z[R   
_H<ur?G  
:q0C$xF  
V92e#AR  
 基材丙烯酸的离散数据应该从miscellaneous材料目录中加载。 xGPt5l<M&  
 折射率调制的数据阵列必须设置到介质中。 80c\O-{  
 应该选择像素化折射率调制。 '?wv::t  
8mV`|2>  
~KHp~Xs`  
 优化的GRIN介质是周期性结构。 只优化和指定一个单周期。 kG@1jMPtQ  
 介质必须切换到周期模式。周期是1.20764μm×1.20764μm。 FwmE1,  
!N?|
[n1  
6.通过GRIN介质传播 .#lQZo6$\|  
gj$gqO`B  
_+.z2} M  
*.ZV.(  
 通过折射率调制层传播的传播模型： &z&Jl#t-)  
- 薄元近似 D{PO!WzW  
- 分步光束传播方法。 po\QMe  
 对于这个案例，薄元近似足够准确。 htkn#s~=  
 在传播面板上选择传播方法，并且编辑传播设置。 `cMa Fc-y/  
 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）。 %~}9#0h)  
}V6}>!Sb  
7.模拟结果 HVh+Zk  
q J@XVN4
 
& i)p^AmM  
8.结论
Z\4l+.R`  
I>C;$Lp]  
 VirtualLab Fusion支持设计GRIN衍射光学元件和全息图。 | t3_E  
 优化的GRIN元件可以生成任意的二维强度分布。 wvBJ?t,  
 可以模拟通过x/y平面上任意调制的介质中的光传播。