[技术]设计和分析GRIN扩散器（完整） [复制链接]

1.模拟任务 - }!H3]tr  
f'q 28lVf  
 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。 OG3/-K8R  
 设计包括两个步骤： =SD\Q!fA  
- 设计相位函数来生成一个角谱Top Hat分布。 >/<:Q  &  
- 基于相位调制来计算对应的折射率调制。 dr{y0`CCN  
 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。 yAL1O94  
_MWM;f`b  
|wox1Wt|E  
照明光束参数 }X;U|]d  
+%N KQ'49I  
Pv<FLo%u<  
波长：632.8nm iqhOi|!  
激光光束直径（1/e2）：700um *2}O-e  
M[~{Vd  
理想输出场参数 `]$?uQ  
yMLOUUWa8x  
mL~z~w*s  
直径：1° 8hA^`Y  
分辨率：≤0.03° 0Q593F  
效率：>70% p.fF}B  
杂散光：<20% h{lDxOH*  
%~j2 ('Y  
<DH*~tLp2  
2.设计相位函数  ni  
IMQ]1uq0$  
JNWg|Qt  
A>NsKWf{  
 相位的设计请参考会话编辑器 ^D@b;EyK  
 Sc563_GRIN_Diffuser_1.seditor和优化文档Sc563_GRIN_Diffuser_2.dp。 "0jJh^vk  
 设计没有离散相位级的phase-only传输。 Lt#'W  
f>$h@/-*  
3.计算GRIN扩散器 -~)OF  
 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。 .BO<  
 最大折射率调制为△n=+0.05。 -{|`H[nmD  
 最大层厚度如下： [ neXFp}S  
<-UOISyf  
4.计算折射率调制 !C:rb  
r^HAaGpC  
从IFTA优化文档中显示优化的传输 :9l51oE7  
"`A:(<x  
 将传输相位转变为实部，通过函数Manipulation→Field Quantity Operations→Move→Phase to Real。 ;]CVb`d  
Oajv^H,Em  
0;~yZ?6_F  
 生成正向函数，通过Manipulation→Amplitude/Real Part Manipulation→Lift Positive函数。 +TN9ujL6@  
^T4Ay=~{  
Jf:,y~mV  
 乘以最大调制折射率（0.05），通过Manipulation→Operation with Constant→Multiply Constant函数。 yy2Ie  
FM^9
}*  
K&A;Z>l,v5  
 将数据转换成数据阵列：Manipulation→Create Numerical Data Array（参见下一张）。 Y9r3XhVI  
$2z _{@Z  
~3
WL)%  
5 HV)[us  
 数据阵列可用于存储折射率调制。 Jd 3@cLCe-  
 选择在下一个对话框中将实部转化为一个数据阵列图。 U[_8WJ7+  
 插值应该设置为Nearest Neighbor来得到一个像素化折射率调制。 m4ApHM2  
oB c@]T5>  
5.X/Y采样介质 0?Yz]+{C  
#y"=Cz=1u7  
 GRIN扩散器层将由双界面元件模拟。 Az*KsY{/r  
 这个元件可以在平面层和任意折射率调制之间进行模拟。 %4>x!{jwV  
 元件厚度对应于层厚度12.656μm。 ;5|1M8]=0  
 折射率调制由采样x/y调制介质模拟。 H*e'Cs/  
"c`xH@D  
+1{fzb>9_  
(!K+P[g  
 基材丙烯酸的离散数据应该从miscellaneous材料目录中加载。 va{#RnU  
 折射率调制的数据阵列必须设置到介质中。 v%{0 Tyk  
 应该选择像素化折射率调制。 Ef7:y|?  
EU`T6M  
G`]w?Di4  
 优化的GRIN介质是周期性结构。 只优化和指定一个单周期。 PE@+w#i7*  
 介质必须切换到周期模式。周期是1.20764μm×1.20764μm。 ~o15#Pfn/  
B0mLI%B  
6.通过GRIN介质传播 OOy}]uYF`  
"-i#BjZl/  
Ya4?{2h@+  
:.IN?X  
 通过折射率调制层传播的传播模型： p6 xPheD  
- 薄元近似 EZr6oO@Nc  
- 分步光束传播方法。 cwtD@KC[B  
 对于这个案例，薄元近似足够准确。 H30OUrD  
 在传播面板上选择传播方法，并且编辑传播设置。 o<VP'F{p  
 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）。 66ohmP@04Z  
|'hLa  
7.模拟结果 )&1!xF   
oNRG25  
*v #/Y9}  
8.结论 ]W9B6G_  
]A:(L9  
 VirtualLab Fusion支持设计GRIN衍射光学元件和全息图。 )+~E8yK  
 优化的GRIN元件可以生成任意的二维强度分布。 ,ECAan/@  
 可以模拟通过x/y平面上任意调制的介质中的光传播。