[技术]设计和分析GRIN扩散器（完整） [复制链接]

1.模拟任务  ]hk  
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e\$@-  
 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。 5q3JI  
 设计包括两个步骤： 4xjPiHd<  
- 设计相位函数来生成一个角谱Top Hat分布。 ` Mjj@[  
- 基于相位调制来计算对应的折射率调制。 ZxGJzakB5$  
 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。 EE&K0<?T|:  
n'n/Tu   
vdivq^%=a  
照明光束参数 A5c%SCq;
 
s~ a"4~f  
_.tVSVp  
波长：632.8nm naG=Pq<  
激光光束直径（1/e2）：700um o=1Uh,S3R  
|W,& Hl7  
理想输出场参数 @ym v< Mo  
p& y<I6a,  
%?0:vn  
直径：1° :~&~y-14  
分辨率：≤0.03° _{I3i:f9X8  
效率：>70% 3%#3iZ=_  
杂散光：<20% D=j-!{zB  
DR5\45v  
kbX8$xTM  
2.设计相位函数 LiN$ pwm  
n9W(bG o  
V,lOt4b  
Z]>O+  
 相位的设计请参考会话编辑器 KKja/p  
 Sc563_GRIN_Diffuser_1.seditor和优化文档Sc563_GRIN_Diffuser_2.dp。 &#{Z(h.de  
 设计没有离散相位级的phase-only传输。 Y2N>HK0  
!![DJ  
3.计算GRIN扩散器
XRM_x:+]  
 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。 ;w{tv($$  
 最大折射率调制为△n=+0.05。 lk/n}bx  
 最大层厚度如下： ug
dQAg  
@Q)OGjaq  
4.计算折射率调制 TV)h`\|Z*  
M8MRoA6F  
从IFTA优化文档中显示优化的传输 ~ (|5/ p7t  
7OcWC-<  
 将传输相位转变为实部，通过函数Manipulation→Field Quantity Operations→Move→Phase to Real。 1F5XvQl  
|7'df&CA  
YqhAZp<  
 生成正向函数，通过Manipulation→Amplitude/Real Part Manipulation→Lift Positive函数。 [\^n=  
pA'4|ffwe  
a#cCpE  
 乘以最大调制折射率（0.05），通过Manipulation→Operation with Constant→Multiply Constant函数。 u@Ih GME  
dP9qSwTa  
>:74%D0UF  
 将数据转换成数据阵列：Manipulation→Create Numerical Data Array（参见下一张）。 u1J0$  
^n*)7K[  
"@e3EX7h  
Sj%u)#Ub  
 数据阵列可用于存储折射率调制。 kvL=> A  
 选择在下一个对话框中将实部转化为一个数据阵列图。 @E&J_un  
 插值应该设置为Nearest Neighbor来得到一个像素化折射率调制。 G,&<<2{(f;  
i?p$H0bn  
5.X/Y采样介质 Fco`^kql.D  
F|SXn\  
 GRIN扩散器层将由双界面元件模拟。 5bRJS70M  
 这个元件可以在平面层和任意折射率调制之间进行模拟。 |XaIx#n  
 元件厚度对应于层厚度12.656μm。 pj\u9 L_  
 折射率调制由采样x/y调制介质模拟。 \\iQEy<i  
FvaUsOy
"  
^h(ew1:  
]AINKUI0  
 基材丙烯酸的离散数据应该从miscellaneous材料目录中加载。 iOd&BB6  
 折射率调制的数据阵列必须设置到介质中。 =:xW>@bh|  
 应该选择像素化折射率调制。 aB_F9;IR  
_F6OM5F"N  
S5gyr&dm  
 优化的GRIN介质是周期性结构。 只优化和指定一个单周期。 >~''&vdsk\  
 介质必须切换到周期模式。周期是1.20764μm×1.20764μm。 XQY#716)  
P{8iJ`rBG  
6.通过GRIN介质传播 0!4Ts3qn1  
H`*LBqDk  
3atBX5  
*z5.vtfu!  
 通过折射率调制层传播的传播模型： U\g/2dM  
- 薄元近似 R[zpD%CI  
- 分步光束传播方法。 |6.l7u?d  
 对于这个案例，薄元近似足够准确。 LoURC$lS  
 在传播面板上选择传播方法，并且编辑传播设置。 "|x^|n8i  
 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）。 J4k=A7^N  
W,K;6TZhh  
7.模拟结果 |)IlMG  
%:M^4~dc  
ty8q11[8  
8.结论 {kA0z2Fe
 
TJ2=m9Z  
 VirtualLab Fusion支持设计GRIN衍射光学元件和全息图。 P@,XEQRd`  
 优化的GRIN元件可以生成任意的二维强度分布。 0CZ:Bo[3  
 可以模拟通过x/y平面上任意调制的介质中的光传播。