[技术]设计和分析GRIN扩散器（完整） [复制链接]

1.模拟任务 xL|?(pQ/BK  
KqFmFcf|  
 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。 TjT](?'o  
 设计包括两个步骤： "[Yip5  
- 设计相位函数来生成一个角谱Top Hat分布。 zkH<aLRB  
- 基于相位调制来计算对应的折射率调制。 ;U8dm"  
 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。 d"z*Nb  
o:h)~[n|  
XL=
2wh  
照明光束参数 <JGYr 4V  
>h|UCJ1 `  
UnJi& ~O  
波长：632.8nm u|(aS^H=q  
激光光束直径（1/e2）：700um "tpvENz2s  
4
GEjW4E  
理想输出场参数 <<i=+ed8eP  
|.^^|@+  
 <Wp`[S]r  
直径：1° $cyL
I+uz|  
分辨率：≤0.03° Ty)gPh6O  
效率：>70% gGF$M `  
杂散光：<20% *sIi$1vHu  
R/yPZO-U  
ytg7p5{!i  
2.设计相位函数 >6n@\n  
Kv(Y }  
^!N;F"  
y[TaM9<  
 相位的设计请参考会话编辑器 =9#i<te  
 Sc563_GRIN_Diffuser_1.seditor和优化文档Sc563_GRIN_Diffuser_2.dp。 !$g(&  
 设计没有离散相位级的phase-only传输。 ag|9$  
*9\oD~2Y  
3.计算GRIN扩散器 0;.e#(`-  
 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。 aMe%#cLI  
 最大折射率调制为△n=+0.05。 PGC07U:B  
 最大层厚度如下： Yk(NZ3O  
K+(
m'3`  
4.计算折射率调制 y}s 0J K  
eW<!^Aer  
从IFTA优化文档中显示优化的传输 #sozXz
a\G  
7N&3FER  
 将传输相位转变为实部，通过函数Manipulation→Field Quantity Operations→Move→Phase to Real。 ,:\zXESy4  
!&W"f#_Z  
h+\$Z]  
 生成正向函数，通过Manipulation→Amplitude/Real Part Manipulation→Lift Positive函数。 18l~4"|fk  
pP=_@3 D  
U`},)$  
 乘以最大调制折射率（0.05），通过Manipulation→Operation with Constant→Multiply Constant函数。 C`=`Ce~|d  
1aXIhk4  
Py(wT%w
 
 将数据转换成数据阵列：Manipulation→Create Numerical Data Array（参见下一张）。 ;tZ}i4Ud  
BbXmT"@  
oZ|{J  
 uhPIV
\  
 数据阵列可用于存储折射率调制。 ?,A8
fR  
 选择在下一个对话框中将实部转化为一个数据阵列图。 L>|A6S#y8/  
 插值应该设置为Nearest Neighbor来得到一个像素化折射率调制。 [C*Xk{e  
\H}@-*z+)  
5.X/Y采样介质 |qFN~!  
^^W`Lh%9
 
 GRIN扩散器层将由双界面元件模拟。 hNgcE,67q  
 这个元件可以在平面层和任意折射率调制之间进行模拟。 |2+c DR  
 元件厚度对应于层厚度12.656μm。 ^+YGSg7  
 折射率调制由采样x/y调制介质模拟。 >xk:pL*o`  
`qQQQ.K7)z  
#dXZA>b9  
`pn-fk  
 基材丙烯酸的离散数据应该从miscellaneous材料目录中加载。 '8iv?D5M  
 折射率调制的数据阵列必须设置到介质中。 LQuYCfj|  
 应该选择像素化折射率调制。 l-JKcsM  
oWn_3gzw;
 
Lt ZWs0l0  
 优化的GRIN介质是周期性结构。 只优化和指定一个单周期。 zjhR9  
 介质必须切换到周期模式。周期是1.20764μm×1.20764μm。 P-*RN   
{;wK,dU  
6.通过GRIN介质传播 0Mzc1dG:  
"1\RdTw  
`OF g.R|  
h_}BmJh_  
 通过折射率调制层传播的传播模型： c9F[pfi(  
- 薄元近似 WHh2fN'A5  
- 分步光束传播方法。 wN%DM)*k  
 对于这个案例，薄元近似足够准确。 _@}MGWlAPt  
 在传播面板上选择传播方法，并且编辑传播设置。 U~QCN[gh  
 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）。 5#A1u Nb  
E,nYtn|B  
7.模拟结果 xHR+((  
VA*79I#_q  
=Am*$wGI  
8.结论 %)!~t8To  
)r-|T&Sn  
 VirtualLab Fusion支持设计GRIN衍射光学元件和全息图。 CuGOjQ-k~  
 优化的GRIN元件可以生成任意的二维强度分布。 88X*:Kf?:  
 可以模拟通过x/y平面上任意调制的介质中的光传播。