[技术]设计和分析GRIN扩散器（完整） [复制链接]

1.模拟任务 WI
6er;D  
%!=YNm  
 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。 DBv5Og  
 设计包括两个步骤： -5qO}^i$a  
- 设计相位函数来生成一个角谱Top Hat分布。 $_ NaxV  
- 基于相位调制来计算对应的折射率调制。 z7K?rgH  
 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。 K:Ap|F  
%*/[aq,#  
"d#s|_n,d)  
照明光束参数 NMDNls&)k  
4v!@9.!vQ  
%z2nas$$g  
波长：632.8nm -@73"w/  
激光光束直径（1/e2）：700um ENmo^O#,u  
Po_9M4kU  
理想输出场参数 'l}3Iua6qk  
u,pm\  
C
JC|%i3  
直径：1° %MIu;u FR  
分辨率：≤0.03° <V,?!}V  
效率：>70% <hea%6  
杂散光：<20% -`RJk(  
}/LYI  
A/
QVotcU  
2.设计相位函数 ! $iR:ji  
GWhZ Mj  
{)[i\=,`{  
RpXQi*c0  
 相位的设计请参考会话编辑器 OBl8kH(b>  
 Sc563_GRIN_Diffuser_1.seditor和优化文档Sc563_GRIN_Diffuser_2.dp。 wx!*fy4hL  
 设计没有离散相位级的phase-only传输。 bDkE*4SRX  
4A&e+kz&:R  
3.计算GRIN扩散器 @v'D9 ?  
 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。 M;9+L&p=  
 最大折射率调制为△n=+0.05。 g IKm  
 最大层厚度如下： |x4yPYBL  
CvW((<?  
4.计算折射率调制 JA}'d7yEa  
$O>@(K  
从IFTA优化文档中显示优化的传输 =, 0a3D6b  
v;Dcq  
 将传输相位转变为实部，通过函数Manipulation→Field Quantity Operations→Move→Phase to Real。 YUb,5Y0  
.g#=~{A  
c 2@@Rd~M  
 生成正向函数，通过Manipulation→Amplitude/Real Part Manipulation→Lift Positive函数。 ##@#:B  
J9FNjM[qe  
PPPwDsJ  
 乘以最大调制折射率（0.05），通过Manipulation→Operation with Constant→Multiply Constant函数。 {|h"/  
qtN29[x  
C6M/$_l&a  
 将数据转换成数据阵列：Manipulation→Create Numerical Data Array（参见下一张）。 % 4"~O _S  
#}(Df&  
=)YYx8
gR  
ug,|'<G+  
 数据阵列可用于存储折射率调制。 KaE;4gwM  
 选择在下一个对话框中将实部转化为一个数据阵列图。 .^S78hr]n  
 插值应该设置为Nearest Neighbor来得到一个像素化折射率调制。 } XU:DE  
/A.i5=k  
5.X/Y采样介质 PJ@,01  
1GE%5  
 GRIN扩散器层将由双界面元件模拟。 Ti|++oC/&  
 这个元件可以在平面层和任意折射率调制之间进行模拟。 QeJ.o.m{  
 元件厚度对应于层厚度12.656μm。 _`{{39 F  
 折射率调制由采样x/y调制介质模拟。 64']F1p0  
p}DF$k%`  
by]|O  
rY?F6'}  
 基材丙烯酸的离散数据应该从miscellaneous材料目录中加载。 NND=Zxl  
 折射率调制的数据阵列必须设置到介质中。 ,(27p6!  
 应该选择像素化折射率调制。 {kl{mJ*  
>X,A
g  
KbdfSF$  
 优化的GRIN介质是周期性结构。 只优化和指定一个单周期。 nl9Cdi]o  
 介质必须切换到周期模式。周期是1.20764μm×1.20764μm。 eQVPxt2N  
*tM7>  
6.通过GRIN介质传播 Y+u-J4bj  
W}2 &Pax  
Owpg]p yVD  
LL[#b2CKa  
 通过折射率调制层传播的传播模型： .hlQ?\  
- 薄元近似 n~ >h4=h  
- 分步光束传播方法。 #G+  
 对于这个案例，薄元近似足够准确。 U?F^D4CV\  
 在传播面板上选择传播方法，并且编辑传播设置。 \_Kt6=
  
 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）。 BZ;}ROmqk  
EcU'*  
7.模拟结果 /1W7<']>xV  
nN`Z0?  
>@^yj+k  
8.结论 dXcPWbrU4  
]6BmCh  
 VirtualLab Fusion支持设计GRIN衍射光学元件和全息图。 )ehB)X  
 优化的GRIN元件可以生成任意的二维强度分布。 }K/}(zuy1Y  
 可以模拟通过x/y平面上任意调制的介质中的光传播。