[技术]设计和分析GRIN扩散器（完整） [复制链接]

1.模拟任务 Dd| "iA  
!|B3i_n  
 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。 Rl_.;?v"!  
 设计包括两个步骤： tM&n3MWQ  
- 设计相位函数来生成一个角谱Top Hat分布。 `#ul,%  
- 基于相位调制来计算对应的折射率调制。 ispkj'  
 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。 PzjaCp'  
^vpIZjN  
MZT6g.ny  
照明光束参数 G%a] j  
kg<P t >  
(lb6]MtTHY  
波长：632.8nm !:(C"}5wM  
激光光束直径（1/e2）：700um %a5t15 9  
On=u#DxQ  
理想输出场参数 rO0ZtC{K  
"2a$1Wmj(  
VCjq3/[_  
直径：1° #(6) ^ (  
分辨率：≤0.03° =HVfJ"vK  
效率：>70% q(IZJGb  
杂散光：<20% );nz4/V  
AHwG<k  
Yp*,Jp1  
2.设计相位函数 & g:%*>7P  
A t{U~^  
SSE3tcRRl  
@g4Shlx|  
 相位的设计请参考会话编辑器 Z!=L   
 Sc563_GRIN_Diffuser_1.seditor和优化文档Sc563_GRIN_Diffuser_2.dp。 XYjcJ  
 设计没有离散相位级的phase-only传输。 XYe~G@Q Z  
6mCq/$  
3.计算GRIN扩散器 .U9R>#  
 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。 6 }!Z"  
 最大折射率调制为△n=+0.05。 L\YKdUL  
 最大层厚度如下： 1HhX/fpq  

}!8nO;  
4.计算折射率调制 r} Lb3`'  
#$FrFU;ZR  
从IFTA优化文档中显示优化的传输 i'HPRY

 
1 tPVP  
 将传输相位转变为实部，通过函数Manipulation→Field Quantity Operations→Move→Phase to Real。 i^*M^P3m  
Q"%S~&#'  
jv =EheD  
 生成正向函数，通过Manipulation→Amplitude/Real Part Manipulation→Lift Positive函数。
2Z)4(,  
QdDObqVdy  
EUy(T1Cl&&  
 乘以最大调制折射率（0.05），通过Manipulation→Operation with Constant→Multiply Constant函数。 /v|Onq1Y4  
II;Te7~  
aG(hs J)  
 将数据转换成数据阵列：Manipulation→Create Numerical Data Array（参见下一张）。 yl$F~e1W  
Stxp3\jEn  
=q+R   
BFWi(58q  
 数据阵列可用于存储折射率调制。 fG&=Ogy  
 选择在下一个对话框中将实部转化为一个数据阵列图。 TQf L%JT  
 插值应该设置为Nearest Neighbor来得到一个像素化折射率调制。 537?9  
U\jb"  
5.X/Y采样介质 dv~pddOs  
s\gp5MT  
 GRIN扩散器层将由双界面元件模拟。 oQT2S>cm^  
 这个元件可以在平面层和任意折射率调制之间进行模拟。 @vRwzc\  
 元件厚度对应于层厚度12.656μm。 7?J

3ci\  
 折射率调制由采样x/y调制介质模拟。 Kb&V!#o)  
<sX VW  
nBz`q+V  
0C$8g Y*  
 基材丙烯酸的离散数据应该从miscellaneous材料目录中加载。 u7s"0f`  
 折射率调制的数据阵列必须设置到介质中。 $.rzc]s  
 应该选择像素化折射率调制。 Icx7.Y  
Fi2xr<7"  
sI,W%I':d  
 优化的GRIN介质是周期性结构。 只优化和指定一个单周期。 3K>gz:dt  
 介质必须切换到周期模式。周期是1.20764μm×1.20764μm。 ez\eOH6  
E]I$}>k  
6.通过GRIN介质传播 19c@`?  
A]o4Mf0>I  
gEwd &J  
VUtXxvH  
 通过折射率调制层传播的传播模型： WOX}Sw"  
- 薄元近似 =']3(6*  
- 分步光束传播方法。 `Ye8 Q5v"]  
 对于这个案例，薄元近似足够准确。 :Q_3hK  
 在传播面板上选择传播方法，并且编辑传播设置。 y('k`>C  
 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）。 h3!$r~T!a:  
BRS#Fl:  
7.模拟结果 m$wlflt  
kn"q:a
D  
.Z\Q4x#!Z  
8.结论 n~.*1. P  
$t}<85YCQ  
 VirtualLab Fusion支持设计GRIN衍射光学元件和全息图。 f>polxB%N  
 优化的GRIN元件可以生成任意的二维强度分布。 S6xgiem  
 可以模拟通过x/y平面上任意调制的介质中的光传播。