[技术]设计和分析GRIN扩散器（完整） [复制链接]

1.模拟任务 /TyGZ@S>m  
#obRr#8  
 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。 q pC
I[[  
 设计包括两个步骤： MfP)Pk5  
- 设计相位函数来生成一个角谱Top Hat分布。 5?lc%,-&  
- 基于相位调制来计算对应的折射率调制。 [ n7>g  
 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。 T1]?E]m{  
Pg%9hejf3  
n:,mo}?X  
照明光束参数 CZ<T@k  
1~*1W4};F8  
vd{QFJ  
波长：632.8nm Ut;`6t  
激光光束直径（1/e2）：700um ?@ F2Kv  
z5kAf~A  
理想输出场参数 hW~.F  
d'RvpoM  
KNUK]i&L  
直径：1° unLhI0XW  
分辨率：≤0.03° BDTL5N  
效率：>70% 93>4n\  
杂散光：<20% d~Z\%4  
c2

y,zq|H  
Ax;=Zh<DAv  
2.设计相位函数 :OG I|[  
c-sjYJXKM*  
U[@y8yN6M  
Y()"2CCV  
 相位的设计请参考会话编辑器 1^!SuAA@  
 Sc563_GRIN_Diffuser_1.seditor和优化文档Sc563_GRIN_Diffuser_2.dp。 -QrC>3xZR  
 设计没有离散相位级的phase-only传输。 p49]{2GXb  
QO2cTk m  
3.计算GRIN扩散器 [=
{mCGU  
 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。 xT%`"eM}  
 最大折射率调制为△n=+0.05。 x4oWZEd  
 最大层厚度如下： s/E|Z1pg3  
uu9M}]mDl  
4.计算折射率调制 <kak9 6A  
uM-,}7f7  
从IFTA优化文档中显示优化的传输 D|N4X`T`  
!+eH8  
 将传输相位转变为实部，通过函数Manipulation→Field Quantity Operations→Move→Phase to Real。 0cd_l 2f#g  
*MP.YI:h  
+$
h  
 生成正向函数，通过Manipulation→Amplitude/Real Part Manipulation→Lift Positive函数。 l/&.HF  
9a}9cMJ^"  
e$# *t  
 乘以最大调制折射率（0.05），通过Manipulation→Operation with Constant→Multiply Constant函数。 o*S_"  
ghk=` !yKw  
IS2cU'  
 将数据转换成数据阵列：Manipulation→Create Numerical Data Array（参见下一张）。 ]~({;;3o-  
,NSf  
EB~]6.1  
@5Xo2}o-Q  
 数据阵列可用于存储折射率调制。 \N,ox(f?gW  
 选择在下一个对话框中将实部转化为一个数据阵列图。 l~c[}wv  
 插值应该设置为Nearest Neighbor来得到一个像素化折射率调制。 N3%X>*'  
'nmA!s  
5.X/Y采样介质 szI7I$Qb  
$x0SWJ \G  
 GRIN扩散器层将由双界面元件模拟。  {>]\<  
 这个元件可以在平面层和任意折射率调制之间进行模拟。 eS`VI+=@0  
 元件厚度对应于层厚度12.656μm。 kT%wt1T4  
 折射率调制由采样x/y调制介质模拟。 ,T$ts  
{&  o^p!  
=[6^NR(  
{]0e=#hw  
 基材丙烯酸的离散数据应该从miscellaneous材料目录中加载。 X8nos  
 折射率调制的数据阵列必须设置到介质中。 LdPLC':}x|  
 应该选择像素化折射率调制。 dftBD  
bSB%hFp=Cp  
sV\_DP/l  
 优化的GRIN介质是周期性结构。 只优化和指定一个单周期。 oBzl=N3<  
 介质必须切换到周期模式。周期是1.20764μm×1.20764μm。 !wAT`0<94F  
*FlPGBjJ  
6.通过GRIN介质传播 wP!X)p\  
oQ!M+sRmF  
%TB(E<p`  
IhnBp 6p9  
 通过折射率调制层传播的传播模型： (]|h6aI'}  
- 薄元近似 8Zv``t61  
- 分步光束传播方法。 RBX<>*  
 对于这个案例，薄元近似足够准确。 ([>ecS@eO  
 在传播面板上选择传播方法，并且编辑传播设置。 Vwkvu&4  
 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）。 TdtV (  
*ByHTd  
7.模拟结果 v}B%:1P4  
NYm"I`5w  
TT$Ao  
8.结论 _plK(g-1J%  
sX>u.  
 VirtualLab Fusion支持设计GRIN衍射光学元件和全息图。 odRiCiMH  
 优化的GRIN元件可以生成任意的二维强度分布。 ^D yw(>9  
 可以模拟通过x/y平面上任意调制的介质中的光传播。