[技术]设计和分析GRIN扩散器（完整） [复制链接]

1.模拟任务 ZBXn&Gm  
o;'-^ LJ  
 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。 'Jl3%axR  
 设计包括两个步骤： aIklAj)=  
- 设计相位函数来生成一个角谱Top Hat分布。 ky@DH(^>  
- 基于相位调制来计算对应的折射率调制。 ~ ve  
 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。 :0(:}V3z\  
Ls{]ohP  
vz`r !xj)  
照明光束参数 Z]=9=S| .4  
fx= %e  
{z7kW@c  
波长：632.8nm ./Wi(p{F  
激光光束直径（1/e2）：700um bh UghHT  
-k}&{v  
理想输出场参数 A:,R.P>`C  
5g4xhYl70n  
y\}
<N6  
直径：1° *","u;&  
分辨率：≤0.03° YveNsn  
效率：>70% 6x"|,,&MD0  
杂散光：<20%  q{RT~,%  
lZ5TDS  
@-Ln* 3n  
2.设计相位函数 r+;AEN48  
WkK.ON^  
BxHfL8$1[$  
h/\/dp/tt  
 相位的设计请参考会话编辑器 :y(HOUB  
 Sc563_GRIN_Diffuser_1.seditor和优化文档Sc563_GRIN_Diffuser_2.dp。 'EsdYx5C  
 设计没有离散相位级的phase-only传输。 !-Md+I_  
S}XVr?l2O  
3.计算GRIN扩散器 7;H P_oAu  
 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。 @-5V~itW  
 最大折射率调制为△n=+0.05。 OQa;EBO  
 最大层厚度如下： b5d;_-~d  
+*P;Vb6D  
4.计算折射率调制 iXFN|ml  
^+q4*X6VB  
从IFTA优化文档中显示优化的传输 <%Afa#  
#J)83  
 将传输相位转变为实部，通过函数Manipulation→Field Quantity Operations→Move→Phase to Real。 hNGD`"U  
ZsepTtY  
T^n0=|  
 生成正向函数，通过Manipulation→Amplitude/Real Part Manipulation→Lift Positive函数。 8f{;oO  
\)mV2r!%  
29GcNiE`T  
 乘以最大调制折射率（0.05），通过Manipulation→Operation with Constant→Multiply Constant函数。 Zi~-m]9U  
QR]61v:`  
{[Vkht}  
 将数据转换成数据阵列：Manipulation→Create Numerical Data Array（参见下一张）。 }_"<2
|~_  
u+/1ryp  
o 9]2  
p:9^46N@  
 数据阵列可用于存储折射率调制。 tOf18V{a  
 选择在下一个对话框中将实部转化为一个数据阵列图。 ?v$kq}Rg  
 插值应该设置为Nearest Neighbor来得到一个像素化折射率调制。 q'~F6$kv5  
Q]oCzSi  
5.X/Y采样介质 [j^c&}0  
xfJ&11fG2  
 GRIN扩散器层将由双界面元件模拟。 #:6gFfk0<  
 这个元件可以在平面层和任意折射率调制之间进行模拟。 G'qGsKf\  
 元件厚度对应于层厚度12.656μm。 Ko|p&-Z;  
 折射率调制由采样x/y调制介质模拟。 Gv uX"J  
5EqC.g.  
mfpL?N  
~56F<=#,  
 基材丙烯酸的离散数据应该从miscellaneous材料目录中加载。 z'+k]N9Q^  
 折射率调制的数据阵列必须设置到介质中。 'E#;`}&Ah  
 应该选择像素化折射率调制。 FaUc"J  
21
\t2<"  
WOaj_o  
 优化的GRIN介质是周期性结构。 只优化和指定一个单周期。 37M?m$BL  
 介质必须切换到周期模式。周期是1.20764μm×1.20764μm。 Mm'q4DV^  
`aw5"ns^V  
6.通过GRIN介质传播 OG&X7>'3I{  
hz8Z)xjJ V  
9/x_p;bI  
xf?6_=  
 通过折射率调制层传播的传播模型： yF#:*Vz>  
- 薄元近似 Z$'483<  
- 分步光束传播方法。 jdF~0#vH  
 对于这个案例，薄元近似足够准确。 #g6*s+Gm  
 在传播面板上选择传播方法，并且编辑传播设置。 7P2?SW^
 
 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）。 4Nx]*\\  
qAF.i^  
7.模拟结果 <RMrp@[  
*ydU3LG7  
C"We>
!  
8.结论 #ir~v>J||  
6*:m
c  
 VirtualLab Fusion支持设计GRIN衍射光学元件和全息图。 @4Ox$M  
 优化的GRIN元件可以生成任意的二维强度分布。 HP /@ _qk  
 可以模拟通过x/y平面上任意调制的介质中的光传播。