[技术]设计和分析GRIN扩散器（完整） [复制链接]

1.模拟任务 2:/u2K  

Z3I L8
 
 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。 iZu:uMoc  
 设计包括两个步骤： G#g{3}dcK  
- 设计相位函数来生成一个角谱Top Hat分布。 S^)WYF5  
- 基于相位调制来计算对应的折射率调制。 %,Q;<axzi  
 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。 dd19z%  
afV P-m4L  
0JrK/Ma3  
照明光束参数 eTT^KqE>&  
@?j@yRe  
"sSjVu  
波长：632.8nm 6HB]T)n  
激光光束直径（1/e2）：700um sOjF?bCdO  
s|BX>1  
理想输出场参数 D'85VZEFyo  
/H.(d 4C  
*+NZQjl'  
直径：1° D@}St:m}  
分辨率：≤0.03° Kyyih|{  
效率：>70% Sn+FV+D  
杂散光：<20% ''%;EW>  
c-ttds  
.O;!W<Ef$  
2.设计相位函数 EI%M Azj}  
KuU3DTS85Z  
e2qpJ4i  
A4}JZi6@  
 相位的设计请参考会话编辑器 zuUQ."#i  
 Sc563_GRIN_Diffuser_1.seditor和优化文档Sc563_GRIN_Diffuser_2.dp。 fuQ4rt[i  
 设计没有离散相位级的phase-only传输。 Rd .U;>  
D l4d'&!  
3.计算GRIN扩散器 3^j~~"2,w  
 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。 8H&_,;
  
 最大折射率调制为△n=+0.05。 ]VzqQ=U%  
 最大层厚度如下： ,^n-L&  
Y1m}@k,+M  
4.计算折射率调制 Zj:a-=  
NW
}>pb9  
从IFTA优化文档中显示优化的传输 e~tr^$/(  
%H 8A=  
 将传输相位转变为实部，通过函数Manipulation→Field Quantity Operations→Move→Phase to Real。 ev)rOcOU  
',L{CQA?c  
cZCGnzy  
 生成正向函数，通过Manipulation→Amplitude/Real Part Manipulation→Lift Positive函数。
N)9pz?*V  
Y]D7i?3N  

*(@L+D0N  
 乘以最大调制折射率（0.05），通过Manipulation→Operation with Constant→Multiply Constant函数。 8=lHUn9l  
HVtr,jg  
deR$  
 将数据转换成数据阵列：Manipulation→Create Numerical Data Array（参见下一张）。 ;"d?_{>7  
bbE bf !E  
CsJ)Z%4_  
:;" aUHU'  
 数据阵列可用于存储折射率调制。 Eqz4{\   
 选择在下一个对话框中将实部转化为一个数据阵列图。 .Z(S4wV  
 插值应该设置为Nearest Neighbor来得到一个像素化折射率调制。 Xtu:  
HA$^ *qn  
5.X/Y采样介质 V%X:1 8j  
o(
B<!ji~'  
 GRIN扩散器层将由双界面元件模拟。 ;zfQ3$@9  
 这个元件可以在平面层和任意折射率调制之间进行模拟。 >reaIBT  
 元件厚度对应于层厚度12.656μm。 NB|RZ
f9M  
 折射率调制由采样x/y调制介质模拟。 ~rVKQ-+4&  
t(Q&H!~e   
zbF:R[)  
[u`17hyX  
 基材丙烯酸的离散数据应该从miscellaneous材料目录中加载。 Ov0O#`  
 折射率调制的数据阵列必须设置到介质中。 ~zXG<}n  
 应该选择像素化折射率调制。
n"^/UQ|#j  
!=~s/{$PE  
~!
a~C~_  
 优化的GRIN介质是周期性结构。 只优化和指定一个单周期。 ?.rH;:9To  
 介质必须切换到周期模式。周期是1.20764μm×1.20764μm。 t 1Ir4  
i6!T`Kau  
6.通过GRIN介质传播 @%I_&!d  
b7W=HR  
y
(aAp.S>  

X/- W8  
 通过折射率调制层传播的传播模型： wW6mYgPN%  
- 薄元近似 7G<KrKal  
- 分步光束传播方法。 Y
|GJph  
 对于这个案例，薄元近似足够准确。 FqT,4SIR  
 在传播面板上选择传播方法，并且编辑传播设置。
#{)r*"%  
 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）。 2$j Ot}  
j#Ky0+@V  
7.模拟结果 .-O@UQx.I  
c&| '3i+  
xN{"%>Mx  
8.结论 rm5T=fNJ  
&viwo}ls0  
 VirtualLab Fusion支持设计GRIN衍射光学元件和全息图。 t?du+:  
 优化的GRIN元件可以生成任意的二维强度分布。  Gh)sw72  
 可以模拟通过x/y平面上任意调制的介质中的光传播。