[技术]设计和分析GRIN扩散器（完整） [复制链接]

1.模拟任务 I4'j_X t  
v]~[~\|a  
 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。 U^D7T|P$V  
 设计包括两个步骤： e<K=Q$U.  
- 设计相位函数来生成一个角谱Top Hat分布。 3Daq5(fLP  
- 基于相位调制来计算对应的折射率调制。 gN%R-e0  
 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。 _1ins;c52  
\z 'noc  
Alz#zBGb  
照明光束参数 x& S>Mr  
%~~QXH\  
9EEHLx"  
波长：632.8nm
OuoZd!"qf  
激光光束直径（1/e2）：700um X9R-GT  
ryN-d%t?  
理想输出场参数 Hg4Ut/0  
sdLFBiR  
IF=rD-x  
直径：1° LHps2,  
分辨率：≤0.03° 0:*$i(2  
效率：>70% mN{$z<r  
杂散光：<20% zv41Yv!x}  
]#nAld1cmy  
 Po5}Vh  
2.设计相位函数
J [1GP_  
`fs[C  
NoMC*",b>  
#r1x0s40D  
 相位的设计请参考会话编辑器 -&c@c@dC  
 Sc563_GRIN_Diffuser_1.seditor和优化文档Sc563_GRIN_Diffuser_2.dp。 $hL0/T-m  
 设计没有离散相位级的phase-only传输。 ;BqX=X+#  
;RU)Q)a)  
3.计算GRIN扩散器 &c]x;#-y  
 GRIN扩散器应该包含一个1mm厚度石英玻璃作为基板，和一个折射率调制的丙烯酸薄层。 |k8;[+  
 最大折射率调制为△n=+0.05。 }Eav@3h6  
 最大层厚度如下： 4ngiad6bR  
!%Ak15o  
4.计算折射率调制 @y,p-##e  
(k[<>$hL*  
从IFTA优化文档中显示优化的传输 m+o>`1>a  
})J]D~!p  
 将传输相位转变为实部，通过函数Manipulation→Field Quantity Operations→Move→Phase to Real。 U<*dDE~z  
]|-y[iu  
YXmLd'F^3  
 生成正向函数，通过Manipulation→Amplitude/Real Part Manipulation→Lift Positive函数。 7
QQnvoP  
&oT]ycz%  
1f}Dza9  
 乘以最大调制折射率（0.05），通过Manipulation→Operation with Constant→Multiply Constant函数。 QII>XJ9  
(j2]:BVu  
WhkE&7Gk
 
 将数据转换成数据阵列：Manipulation→Create Numerical Data Array（参见下一张）。 RNm/&F1C$  
vwP83b0ov"  
0n5N-b?G-@  
Jr#ptf"Wu  
 数据阵列可用于存储折射率调制。 ll6~8PN  
 选择在下一个对话框中将实部转化为一个数据阵列图。 `>K;S!z  
 插值应该设置为Nearest Neighbor来得到一个像素化折射率调制。 T,k`WR  
p`Ax)L\f  
5.X/Y采样介质 *`|F?wF  
~~>D=~B0'  
 GRIN扩散器层将由双界面元件模拟。 "MlY G6  
 这个元件可以在平面层和任意折射率调制之间进行模拟。 >i=mw5`D]  
 元件厚度对应于层厚度12.656μm。 Uh*V>HA#  
 折射率调制由采样x/y调制介质模拟。 z~Gi/L
n  
-(~CZ  
5r@x$*>e  
F $B_;G  
 基材丙烯酸的离散数据应该从miscellaneous材料目录中加载。 F?TAyD*  
 折射率调制的数据阵列必须设置到介质中。 g;vG6!;E\  
 应该选择像素化折射率调制。 CsXIq.9  
N_Yop  
a3JG&6-  
 优化的GRIN介质是周期性结构。 只优化和指定一个单周期。 V{ECDgP  
 介质必须切换到周期模式。周期是1.20764μm×1.20764μm。 ^lf{IM-Y  
y?;&(Tcbt8  
6.通过GRIN介质传播 b<NI6z8\  
qf7lQovK  
g&) XaF[!  
W/L~&.'  
 通过折射率调制层传播的传播模型： m onqaSF  
- 薄元近似 C65( m  
- 分步光束传播方法。 EE=!Y NP]  
 对于这个案例，薄元近似足够准确。 jIaAx_  
 在传播面板上选择传播方法，并且编辑传播设置。 Z`Rrv$M!  
 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）。 2r]80sWY  
)OS^tG[=  
7.模拟结果 :=C-P7  
|>Qj]  
|VQ17*4ff1  
8.结论 8GgZAu'X  
^"STM'Zh  
 VirtualLab Fusion支持设计GRIN衍射光学元件和全息图。 ;shhgz$  
 优化的GRIN元件可以生成任意的二维强度分布。 Btp 9v<"  
 可以模拟通过x/y平面上任意调制的介质中的光传播。