[技术]设计和分析GRIN扩散器（完整） [复制链接]

1.模拟任务 &2]D+aL|h  
ZWW8Hr  
 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。 GXK?7S0H  
 设计包括两个步骤： 7CMgvH)O  
- 设计相位函数来生成一个角谱Top Hat分布。 oNsx Fi:  
- 基于相位调制来计算对应的折射率调制。 t8N9/DZ}Q  
 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。 p2vUt  
(a
!,)  
gq1Y]t|4F  
照明光束参数 @VS5Mg8  
{lUl+_58  
HU+H0S~g  
波长：632.8nm J+gsmP-_  
激光光束直径（1/e2）：700um qTMz6D!Q  
+5mkMZ  
理想输出场参数 ~ A|*]0,  
5o ^=~  
#R~NR8(z  
直径：1° :|Nbk58  
分辨率：≤0.03° ^Jc0c)*  
效率：>70% h#ot)m|I  
杂散光：<20% 3 v$
4LY  
^ 6|"=+cO\  
H=RV M  
2.设计相位函数 X*"O'XCA  
9d}ny
J  
)9Ojvp=#r:  
{*$J&{6V  
 相位的设计请参考会话编辑器 {/!Gh\i  
 Sc563_GRIN_Diffuser_1.seditor和优化文档Sc563_GRIN_Diffuser_2.dp。 "a{f? .X.  
 设计没有离散相位级的phase-only传输。 v>!}cB/6  
"Oko|3  
3.计算GRIN扩散器 2U{RA's  
 GRIN扩散器应该包含一个1mm厚度石英玻璃作为基板，和一个折射率调制的丙烯酸薄层。 Bcon4  
 最大折射率调制为△n=+0.05。 kxwm08/|f  
 最大层厚度如下： @+#p:sE  
I|;#VejX  
4.计算折射率调制 ^v|!(h\ZC  
?.ihWbW_  
从IFTA优化文档中显示优化的传输 {~h\;>  
uhLmyK  
 将传输相位转变为实部，通过函数Manipulation→Field Quantity Operations→Move→Phase to Real。 ScKfr  
p<19 Jw<  
hI{Yg$H1  
 生成正向函数，通过Manipulation→Amplitude/Real Part Manipulation→Lift Positive函数。 L"/ato  
)d`$2D&iY  
7Z3qaXPH  
 乘以最大调制折射率（0.05），通过Manipulation→Operation with Constant→Multiply Constant函数。 k8V0-.UL}  
RR=l&u
T
  
)yZE>>3-  
 将数据转换成数据阵列：Manipulation→Create Numerical Data Array（参见下一张）。 ^ s4|  
ksp':2d}  
 B4ze$#  
9E?>B3t^  
 数据阵列可用于存储折射率调制。 9Bw"VN]W  
 选择在下一个对话框中将实部转化为一个数据阵列图。 fBOG#-a}  
 插值应该设置为Nearest Neighbor来得到一个像素化折射率调制。 HI 61rXNF  
Y|nTc.A  
5.X/Y采样介质 gMn)<u>  
_0E,@[  
 GRIN扩散器层将由双界面元件模拟。 $7YLU{0  
 这个元件可以在平面层和任意折射率调制之间进行模拟。 7^=jv~>wP  
 元件厚度对应于层厚度12.656μm。 R&xd ic!  
 折射率调制由采样x/y调制介质模拟。 ^O m]B;  
Hefqzu  
c= uORt>  
vq:j?7  
 基材丙烯酸的离散数据应该从miscellaneous材料目录中加载。 j(JI$  
 折射率调制的数据阵列必须设置到介质中。 C\D4C]/8  
 应该选择像素化折射率调制。 I5?LD=tt  
IA`  
B.#0kjA}  
 优化的GRIN介质是周期性结构。 只优化和指定一个单周期。 W:J00rsv=`  
 介质必须切换到周期模式。周期是1.20764μm×1.20764μm。 Z9I./s9  
Lp=B? H  
6.通过GRIN介质传播 @
("AkYPj  
xE_[=7=  
UxtZBNn8  
yr'`~[oSCy  
 通过折射率调制层传播的传播模型： # 95/,k  
- 薄元近似 &KWh5S@w  
- 分步光束传播方法。 N0C5FSH  
 对于这个案例，薄元近似足够准确。 HfPeR8I%i  
 在传播面板上选择传播方法，并且编辑传播设置。 17d$gZ1O:  
 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）。 I|H mbTXa  

k$!&3Rh  
7.模拟结果 qa0Zgn5q  
dM$S|,H  
ZT#G
:a  
8.结论 LBB[aF,Lr  
~Y[1Me  
 VirtualLab Fusion支持设计GRIN衍射光学元件和全息图。 3RUB2c4  
 优化的GRIN元件可以生成任意的二维强度分布。 z16++LKmM  
 可以模拟通过x/y平面上任意调制的介质中的光传播。