[技术]设计和分析GRIN扩散器（完整） [复制链接]

1.模拟任务 UViWejA/*u  
;q%V)4  
 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。 o.KE=zp&z  
 设计包括两个步骤： !eGUiE=  
- 设计相位函数来生成一个角谱Top Hat分布。 </)QCl'd  
- 基于相位调制来计算对应的折射率调制。 CeW}zkcT  
 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。 o9AwW  
3\&I
7o3V  
CGJ>j}C  
照明光束参数 1|xo4fmV  
8Hh=Sp^  
nSeb?|$D6  
波长：632.8nm Kma-W{vGD  
激光光束直径（1/e2）：700um
eAbp5}B  
G;v3kGn  
理想输出场参数
Q@
? {|7:  
q OX=M  
RS /*Dp^  
直径：1° n%={!WD  
分辨率：≤0.03° TWTh!  
效率：>70% "y$s`n4Mj  
杂散光：<20% 9:]|TIPi  
~mYCXfoc{  
.[>UkM0  
2.设计相位函数
Ts 1  
53)*i\9&  
PBp+(o-  
C9"yu&l  
 相位的设计请参考会话编辑器 K
{[N.dX(  
 Sc563_GRIN_Diffuser_1.seditor和优化文档Sc563_GRIN_Diffuser_2.dp。 EGJrnz8  
 设计没有离散相位级的phase-only传输。 xzOM\Nq?O  
TrmrA$5f  
3.计算GRIN扩散器 DYaOlT(rE  
 GRIN扩散器应该包含一个1mm厚度石英玻璃作为基板，和一个折射率调制的丙烯酸薄层。 /H<tv5mXJ  
 最大折射率调制为△n=+0.05。 [eO6H2@=z  
 最大层厚度如下： RL~]mI!U  
&1,{.:@e  
4.计算折射率调制 XC
QPVSh  
e? n8S  
从IFTA优化文档中显示优化的传输 _Q6` Wp6m  
"|W``&pM  
 将传输相位转变为实部，通过函数Manipulation→Field Quantity Operations→Move→Phase to Real。 xmbFJUMH  
PHQ99&F1  
i@hW" [A  
 生成正向函数，通过Manipulation→Amplitude/Real Part Manipulation→Lift Positive函数。 '"fZGz?  
tboc7Hor4  
bx=9XZ9g  
 乘以最大调制折射率（0.05），通过Manipulation→Operation with Constant→Multiply Constant函数。 v.Zr,Z=eV  
TC^fyxq  
f,QBj{M,  
 将数据转换成数据阵列：Manipulation→Create Numerical Data Array（参见下一张）。 j<C p&}X  
!S5_+.U#  
5Int,SX  
<J.-fZS%  
 数据阵列可用于存储折射率调制。 #x[3@zP.  
 选择在下一个对话框中将实部转化为一个数据阵列图。 F=r`'\JV[  
 插值应该设置为Nearest Neighbor来得到一个像素化折射率调制。 <)ltvo(  
rv;is=#1  
5.X/Y采样介质 +DA,|~k_  
GMQKR,6VM  
 GRIN扩散器层将由双界面元件模拟。 -VhxnhS  
 这个元件可以在平面层和任意折射率调制之间进行模拟。 UZb!tO2  
 元件厚度对应于层厚度12.656μm。 X6k-a;  
 折射率调制由采样x/y调制介质模拟。 %hH@< <b(s  
<A@qN95m  
?-D'xqc  
%r >Y)@$Vt  
 基材丙烯酸的离散数据应该从miscellaneous材料目录中加载。 19 <Lgr  
 折射率调制的数据阵列必须设置到介质中。 J^)=8cy  
 应该选择像素化折射率调制。 fs6% M]u  
^muPjM+D  
r>3y8
7  
 优化的GRIN介质是周期性结构。 只优化和指定一个单周期。 ]aTF0 R  
 介质必须切换到周期模式。周期是1.20764μm×1.20764μm。 ;Br #e1~  
jRYW3a_7  
6.通过GRIN介质传播 "6zf-++%  
Tmr%r'i3  
z]bcg$m  
SWPb=[WEz  
 通过折射率调制层传播的传播模型： &n-)Alx  
- 薄元近似 ^F4h:  
- 分步光束传播方法。 gL}x|Q2`  
 对于这个案例，薄元近似足够准确。 -/3D0`R  
 在传播面板上选择传播方法，并且编辑传播设置。 ,R2;oF_  
 场采样必须设置为手动模式并且采样距离为4.5μm（半像素尺寸）。 :to1%6  
N@G~+
GCxL  
7.模拟结果 wwVg'V;  
q$BS@   
*nc9u"  
8.结论 D~LU3#n  
?fmW'vs  
 VirtualLab Fusion支持设计GRIN衍射光学元件和全息图。 8xQjJ  
 优化的GRIN元件可以生成任意的二维强度分布。 J'#R9NO<  
 可以模拟通过x/y平面上任意调制的介质中的光传播。