[技术]设计和分析GRIN扩散器（完整） [复制链接]

1.模拟任务 }dpTR
9j=  
ge(,>xB  
 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。 yQMwt|C4  
 设计包括两个步骤： `g3AM%3  
- 设计相位函数来生成一个角谱Top Hat分布。 s .<.6t:G4  
- 基于相位调制来计算对应的折射率调制。 LRts W(A/  
 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。 3]GMQA{L)  
8["%e#%`$  
3>^]r jFw  
照明光束参数 Jx~H4y=z  
8toOdh  
&3Yj2
Fw  
波长：632.8nm l cHf\~  
激光光束直径（1/e2）：700um "~0`4lo:Xo  
;Mo_B9  
理想输出场参数 cM3B5Lp  
{0w
2K82  
"3\y~<8%'  
直径：1° "gJ.mhHX  
分辨率：≤0.03° Y(bB7tR  
效率：>70% *U,JQ  
杂散光：<20% IHdA2d?.]  
\cCH/  
E& i (T2c  
2.设计相位函数 |(Mxbprz  
SMD*9&,  
+^+'.xQ  
Y|Q(JX  
 相位的设计请参考会话编辑器 Fz';H  
 Sc563_GRIN_Diffuser_1.seditor和优化文档Sc563_GRIN_Diffuser_2.dp。 ^;<d<V}*  
 设计没有离散相位级的phase-only传输。  ?bVIH?  
o+&Om
~W  
3.计算GRIN扩散器 p|.5;)%|  
 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。 R%RxF=@  
 最大折射率调制为△n=+0.05。 F`m}RL]g  
 最大层厚度如下： >fzyD(>  
c>K]$;}  
4.计算折射率调制 l;0([_>*j  
$uDgBZA\  
从IFTA优化文档中显示优化的传输 TDDMx |{  
 e|!'  
 将传输相位转变为实部，通过函数Manipulation→Field Quantity Operations→Move→Phase to Real。 lQ`=PFh  
}n4 T!N  
NGSts\D'}  
 生成正向函数，通过Manipulation→Amplitude/Real Part Manipulation→Lift Positive函数。 n}.e(z_"  
sdZ$3oE.  
K~vJ/9"|R  
 乘以最大调制折射率（0.05），通过Manipulation→Operation with Constant→Multiply Constant函数。 DOJydYds  
?&#LmeZ}K  
F-wAQ:  
 将数据转换成数据阵列：Manipulation→Create Numerical Data Array（参见下一张）。 olv?$]  
nK :YbLdK,  
}+n|0xK  
u_$4xNmQ  
 数据阵列可用于存储折射率调制。 1#6emMV.`  
 选择在下一个对话框中将实部转化为一个数据阵列图。 m%`YAD@2z  
 插值应该设置为Nearest Neighbor来得到一个像素化折射率调制。 Pgr2S I  
qIQ=OY=6  
5.X/Y采样介质 ih".y3  
JE-*o"&  
 GRIN扩散器层将由双界面元件模拟。 mG\QF0h  
 这个元件可以在平面层和任意折射率调制之间进行模拟。 (Of6Ij?  
 元件厚度对应于层厚度12.656μm。 H%@f ^  
 折射率调制由采样x/y调制介质模拟。 P-Y_$Nv0g  
]6^<VC`5D  
?I6rW JcQ6  
BA:x*(%~  
 基材丙烯酸的离散数据应该从miscellaneous材料目录中加载。 1;$XX#7o  
 折射率调制的数据阵列必须设置到介质中。 -i:WA^yKgw  
 应该选择像素化折射率调制。 Pl/ dUt_  
FSA%,b;U  
~Mn3ADIb=  
 优化的GRIN介质是周期性结构。 只优化和指定一个单周期。 AhN3~/u%7  
 介质必须切换到周期模式。周期是1.20764μm×1.20764μm。 RH;ulAD6(~  
S{;Pga*Px  
6.通过GRIN介质传播 +_7a/3kh  
_J!^iJ  
<3{MS],<<  
jXE:aWQht  
 通过折射率调制层传播的传播模型： TM(y%!\  
- 薄元近似 'NlhLu  
- 分步光束传播方法。 pz /[${X  
 对于这个案例，薄元近似足够准确。 a ~v$ bNu  
 在传播面板上选择传播方法，并且编辑传播设置。 R7Y_ 7@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）。 v;<gCzqQh  
B[@q.n  
7.模拟结果 SUUNC06V  
:Ph>\aG  
R|C`  
8.结论 L5FOlzn  
6]?%1HSi  
 VirtualLab Fusion支持设计GRIN衍射光学元件和全息图。 eT".psRiC  
 优化的GRIN元件可以生成任意的二维强度分布。 GP%V(HhN  
 可以模拟通过x/y平面上任意调制的介质中的光传播。