[技术]设计和分析GRIN扩散器（完整） [复制链接]

1.模拟任务 zEJZ,<  
H}f}Y8J{  
 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。 FVo_=O)  
 设计包括两个步骤： %9HL
"  
- 设计相位函数来生成一个角谱Top Hat分布。 ;5.S"  
- 基于相位调制来计算对应的折射率调制。 <<iwJ U%:  
 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。 c&]nAn(  
),%(A~\  
{zmh0c;|  
照明光束参数 >I&'Rj&Mc  
xkPH_+4i8  
Ug~]!L  
波长：632.8nm h!4jl0oX]  
激光光束直径（1/e2）：700um g/_j"Nn  
Z<ABK`rEO  
理想输出场参数 {g@?\  
&40# _>W7  
r,FPTf  
直径：1° ='U>P( R-  
分辨率：≤0.03° n72+X  
效率：>70% 1{0 L~  
杂散光：<20% by0@G"AE+  
?ZS/`P0}[  
M7x*LiKc2  
2.设计相位函数 jVxX! V  
BnwYyh  
%c`P`~sp  
fZ7Ap3dmP  
 相位的设计请参考会话编辑器 Rg,]du u?  
 Sc563_GRIN_Diffuser_1.seditor和优化文档Sc563_GRIN_Diffuser_2.dp。 J.;{`U=:  
 设计没有离散相位级的phase-only传输。 O% }EpIP_  
U1,f$McZs  
3.计算GRIN扩散器 u.~`/O  
 GRIN扩散器应该包含一个1mm厚度石英玻璃作为基板，和一个折射率调制的丙烯酸薄层。 E{B8+T:3  
 最大折射率调制为△n=+0.05。 POl_chq  
 最大层厚度如下： +"8-)'  
c1>:|D7w  
4.计算折射率调制 :u4q.^&!e  
EH2a  
从IFTA优化文档中显示优化的传输 [)S7`K;  
gfU@`A_N"  
 将传输相位转变为实部，通过函数Manipulation→Field Quantity Operations→Move→Phase to Real。 5+yT{,(5  
-]$=.0 l  
6U!zc]>  
 生成正向函数，通过Manipulation→Amplitude/Real Part Manipulation→Lift Positive函数。 qy$1+>f1  
]\ DIJ>JZ  
9~Ve}NB#z&  
 乘以最大调制折射率（0.05），通过Manipulation→Operation with Constant→Multiply Constant函数。 P"k`h=>!4  
{S*:pG:+q  
'}pe$=  
 将数据转换成数据阵列：Manipulation→Create Numerical Data Array（参见下一张）。 7~H.\4HB  
<JkmJ/X  
"'zVwU  
Uk0Fo(HY  
 数据阵列可用于存储折射率调制。 ;mtv  
 选择在下一个对话框中将实部转化为一个数据阵列图。 tg|7\Z7i  
 插值应该设置为Nearest Neighbor来得到一个像素化折射率调制。 J\fu6Ti  
hxX-iQya  
5.X/Y采样介质 [:Y`^i
R.  
wB0Ke  
 GRIN扩散器层将由双界面元件模拟。 Rk(2|I  
 这个元件可以在平面层和任意折射率调制之间进行模拟。 Sb,lY<=  
 元件厚度对应于层厚度12.656μm。 p+7ZGB  
 折射率调制由采样x/y调制介质模拟。 {DVu* %|  
iM'rl0  
UX!)\5-  
!{c"C  
 基材丙烯酸的离散数据应该从miscellaneous材料目录中加载。 J*}Qnl+  
 折射率调制的数据阵列必须设置到介质中。 B(/)mB  
 应该选择像素化折射率调制。 gT8%?U:  
W{js9$oJ  
-ZKo/N>6}  
 优化的GRIN介质是周期性结构。 只优化和指定一个单周期。 XaH%i~}3  
 介质必须切换到周期模式。周期是1.20764μm×1.20764μm。 XI8rU)q  
ouO<un  
6.通过GRIN介质传播 (Ymj  
#OE]'k Ss  
KH_~DZU*5  
^+b ??K  
 通过折射率调制层传播的传播模型： jJU9~5i?  
- 薄元近似 !y 7SCz g  
- 分步光束传播方法。 )cUFb:D*"  
 对于这个案例，薄元近似足够准确。 ^Ox|q_E w}  
 在传播面板上选择传播方法，并且编辑传播设置。 %"{jNC?  
 场采样必须设置为手动模式并且采样距离为4.5μm（半像素尺寸）。 5L%\rH&N  
a-(OAzQ_  
7.模拟结果 k6|wiSyu  
8O='Q-&8  
uU;]/  
8.结论 8/oO}SLF  
XZ1oV?Z4  
 VirtualLab Fusion支持设计GRIN衍射光学元件和全息图。 ),53(=/hl  
 优化的GRIN元件可以生成任意的二维强度分布。 +D&aE$<  
 可以模拟通过x/y平面上任意调制的介质中的光传播。