[技术]设计和分析GRIN扩散器（完整） [复制链接]

1.模拟任务 eU12*(  
[cH/Y2[  
 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。 y%GV9  
 设计包括两个步骤： 2`},;i~[  
- 设计相位函数来生成一个角谱Top Hat分布。 y~dW=zO  
- 基于相位调制来计算对应的折射率调制。 Vnl~AQfk|  
 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。 JBYQ7SsAS0  
@V-ZV  
_9-Ajv  
照明光束参数 :#LB}=HQ  
 h43k
 
'
Oc8[8   
波长：632.8nm [L\w]6  
激光光束直径（1/e2）：700um V4"AFArI  
z=xHk|+'  
理想输出场参数 @Yg7F>s  
\x+DEy'4;5  
b'&pJ1]]}  
直径：1° gPfaiVY  
分辨率：≤0.03° < d]|5  
效率：>70% ;z?XT\C$  
杂散光：<20% [0}471  
_5)#{o<  
UtutdkaS  
2.设计相位函数 @U)'UrNr~  
d!d 3r W;A  
)FP|}DCxQ  
G^R;~J*TDE  
 相位的设计请参考会话编辑器 *Z]| Z4Q/`  
 Sc563_GRIN_Diffuser_1.seditor和优化文档Sc563_GRIN_Diffuser_2.dp。 izKk@{Md  
 设计没有离散相位级的phase-only传输。 w(yU\ N  

,VZ&
Gc  
3.计算GRIN扩散器 ^AM_A>HnG  
 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。 l=oVC6C  
 最大折射率调制为△n=+0.05。 D;L :a`Y  
 最大层厚度如下： B -KOf  
=j{jylC  
4.计算折射率调制 e\dT~)c  
\(CW?9)  
从IFTA优化文档中显示优化的传输 ^"
Y'zIL  
WY,t> 1c  
 将传输相位转变为实部，通过函数Manipulation→Field Quantity Operations→Move→Phase to Real。 1^;h:,e6  
d{he  
:}-u`K*  
 生成正向函数，通过Manipulation→Amplitude/Real Part Manipulation→Lift Positive函数。 0 mQ3P.9  
w?*KO?K  
yjO7/<2  
 乘以最大调制折射率（0.05），通过Manipulation→Operation with Constant→Multiply Constant函数。 KCFwO'  
o ,!"E^  
%8tN$8P  
 将数据转换成数据阵列：Manipulation→Create Numerical Data Array（参见下一张）。 [E^X=+Jnz  
$O>@(K  
vraU&ze\1  
>SJ$41"E  
 数据阵列可用于存储折射率调制。 ""+*Gn7^8  
 选择在下一个对话框中将实部转化为一个数据阵列图。 3azc`[hl  
 插值应该设置为Nearest Neighbor来得到一个像素化折射率调制。 e^GW[lT  
C{Ug ?hVP  
5.X/Y采样介质 B#MW`
7c  
]aRD6F:L  
 GRIN扩散器层将由双界面元件模拟。 S=g-&lK  
 这个元件可以在平面层和任意折射率调制之间进行模拟。 5%`Ul  
 元件厚度对应于层厚度12.656μm。 J9FNjM[qe  
 折射率调制由采样x/y调制介质模拟。 `Y;gMrp  
Vr1
|%*0Tv  
=Q}mJs  
Sg$\ab$  
 基材丙烯酸的离散数据应该从miscellaneous材料目录中加载。 0%F.]+6[O4  
 折射率调制的数据阵列必须设置到介质中。 E,
fp=.  
 应该选择像素化折射率调制。 ~K96y$ DTE  
hyKg=Foq  
QL2y,?Mz7  
 优化的GRIN介质是周期性结构。 只优化和指定一个单周期。 orHD3T%&  
 介质必须切换到周期模式。周期是1.20764μm×1.20764μm。 KUutC
:  
cv4M[]
U~  
6.通过GRIN介质传播 \Ji2uGT  
;8T=uCi  
1^#Q/J,  
\#jDQ  
 通过折射率调制层传播的传播模型： HdUW(FZ  
- 薄元近似 F\R}no5C  
- 分步光束传播方法。 emB D@r  
 对于这个案例，薄元近似足够准确。 -l@W)?$  
 在传播面板上选择传播方法，并且编辑传播设置。 0|!<|N<  
 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）。 bJF/d
aC5  
l&Ghs@>Kl  
7.模拟结果 ^6oqq[$  
{l&2Kd*  
X9A[  
8.结论 5{0>7c|.  
8@KFln )[  
 VirtualLab Fusion支持设计GRIN衍射光学元件和全息图。 pf@}4PN}  
 优化的GRIN元件可以生成任意的二维强度分布。 FTnQqDuT  
 可以模拟通过x/y平面上任意调制的介质中的光传播。