[技术]设计和分析GRIN扩散器（完整） [复制链接]

1.模拟任务 ebzzzmwo  
|ribWCv0  
 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。 cbfDB^_  
 设计包括两个步骤： XWJ SLN(O  
- 设计相位函数来生成一个角谱Top Hat分布。 s}s|~  
- 基于相位调制来计算对应的折射率调制。 >8%M*-=p  
 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。 lbd(j{h>4  
\/
n+j!  
WXLK89ev\  
照明光束参数 uN8/Q2   
:Pc(DfkS  
36nyu_h:R  
波长：632.8nm '|_/lz$h  
激光光束直径（1/e2）：700um -ovoRI^6`}  
B& "RS  
理想输出场参数 d)\2U{  
hzv3F9.x  
.wP/ai>}  
直径：1° ;ed#+$Na  
分辨率：≤0.03° w\Iqzpikr  
效率：>70% t-x[:i  
杂散光：<20% 7H4L-J3  
pp<E))&R  
4oV {=~V  
2.设计相位函数 pziq
0  
G?R_aPP  
0t+])>  
H$Kw=kMw  
 相位的设计请参考会话编辑器 ~}K{e  
 Sc563_GRIN_Diffuser_1.seditor和优化文档Sc563_GRIN_Diffuser_2.dp。 EZ/^nG  
 设计没有离散相位级的phase-only传输。 ;?zF6zv
Q  
!3@{U@*Z]  
3.计算GRIN扩散器 cW; H!:&  
 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。 G0Hs,B@5?  
 最大折射率调制为△n=+0.05。 g>yry}>04%  
 最大层厚度如下： &8n?  
"oe!M'aj`1  
4.计算折射率调制 O:._
W<  
Ev{MCu1!6  
从IFTA优化文档中显示优化的传输 (n,N8k;  
@y5=J`@=  
 将传输相位转变为实部，通过函数Manipulation→Field Quantity Operations→Move→Phase to Real。 _$5@uL{n"^  
eIJ[0c b}  
ioWo ]  
 生成正向函数，通过Manipulation→Amplitude/Real Part Manipulation→Lift Positive函数。 ^&NN]?  
$it@>L8
  
^&MK42,\  
 乘以最大调制折射率（0.05），通过Manipulation→Operation with Constant→Multiply Constant函数。 *7Xzht&f  
xG1?F_]  
T)~!mifX  
 将数据转换成数据阵列：Manipulation→Create Numerical Data Array（参见下一张）。 Y&5.9 s@'  
jM@?<1  
Im+7<3Z  
XhN{S]Wn  
 数据阵列可用于存储折射率调制。 7h`^N5H.q  
 选择在下一个对话框中将实部转化为一个数据阵列图。 ^KbL ,T  
 插值应该设置为Nearest Neighbor来得到一个像素化折射率调制。 A?r^V2+j  
1x{kl01m%  
5.X/Y采样介质 /tZ0 |B(  
0m A(:"  
 GRIN扩散器层将由双界面元件模拟。 +`Pmq}ey  
 这个元件可以在平面层和任意折射率调制之间进行模拟。 c0ZaFJ  
 元件厚度对应于层厚度12.656μm。 dlR_ckp  
 折射率调制由采样x/y调制介质模拟。 `XgFga)  
PS}73Y#  
d@ (v
g  
({ k7#1 h8  
 基材丙烯酸的离散数据应该从miscellaneous材料目录中加载。 >pdnCv_c  
 折射率调制的数据阵列必须设置到介质中。 ?oKL&I@  
 应该选择像素化折射率调制。 i/*,N&^  
r]T0+
oQ>  
*)D1!R<\,R  
 优化的GRIN介质是周期性结构。 只优化和指定一个单周期。 >f@ G>H)+  
 介质必须切换到周期模式。周期是1.20764μm×1.20764μm。 ]2$x|#Gg}  
w.^yP7:  
6.通过GRIN介质传播 =$&&[&  
*|KVN&#  
V;;#/$oU:4  
.&|L|q}  
 通过折射率调制层传播的传播模型： (O0byu}  
- 薄元近似 f3#X0.':  
- 分步光束传播方法。 SiTe
B)/  
 对于这个案例，薄元近似足够准确。 :tbd,Uo  
 在传播面板上选择传播方法，并且编辑传播设置。 c1#+Vse  
 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）。 $>r5>6  
V|: qow:F  
7.模拟结果 U\bC0q   
YlKFw|=  
D/:3RZF  
8.结论 x<F$aXOS  
H,K`6HH  
 VirtualLab Fusion支持设计GRIN衍射光学元件和全息图。 gDC2 >nV  
 优化的GRIN元件可以生成任意的二维强度分布。 ;;Tq$#vd  
 可以模拟通过x/y平面上任意调制的介质中的光传播。