[技术]设计和分析GRIN扩散器（完整） [复制链接]

1.模拟任务 MMfcY 3#%  
zU'\r~c  
 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。 3S'juHTe  
 设计包括两个步骤： THM\-abz  
- 设计相位函数来生成一个角谱Top Hat分布。 tzhkdG  
- 基于相位调制来计算对应的折射率调制。 ^c{,QS{  
 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。 N@>,gm@UU  
#~r+  
ji[O?  
照明光束参数 ,rp-`E5ap  
~\%MJ3  
7lvUIc?krW  
波长：632.8nm <z*SO a  
激光光束直径（1/e2）：700um P/'~&*m-  
38
%xB<Y  
理想输出场参数 PL#
8~e;'  
o
AkF  
J2`b:%[  
直径：1° h7-!q@  
分辨率：≤0.03° #cBt@SEL'  
效率：>70% d))(hk:  
杂散光：<20% l
GI5  
o?f7_8fG  
uw@z1'D[i"  
2.设计相位函数 +b.qzgH>r  
]Ph~-O  
.-;K$'YG  
`MgR/@%hr  
 相位的设计请参考会话编辑器 R<gC,eV<=  
 Sc563_GRIN_Diffuser_1.seditor和优化文档Sc563_GRIN_Diffuser_2.dp。 zn T85#]\@  
 设计没有离散相位级的phase-only传输。 %:n1S]Vr  
&X +Qi  
3.计算GRIN扩散器 ,uD F#xjl,  
 GRIN扩散器应该包含一个1mm厚度石英玻璃作为基板，和一个折射率调制的丙烯酸薄层。 !<!sB)  
 最大折射率调制为△n=+0.05。 x-0IxWD%  
 最大层厚度如下： ^A
^,/3  
I72UkmK`  
4.计算折射率调制 9x,Aqr$t  
N7%+n*Z  
从IFTA优化文档中显示优化的传输 6u3DxFiTm  
5#.uA_Fov  
 将传输相位转变为实部，通过函数Manipulation→Field Quantity Operations→Move→Phase to Real。 Tv<iHHp  
_7YAF,@vT  
}(AUe5aw`G  
 生成正向函数，通过Manipulation→Amplitude/Real Part Manipulation→Lift Positive函数。 .*>LD  
!ZbNW4rIP  
0K'lr;  
 乘以最大调制折射率（0.05），通过Manipulation→Operation with Constant→Multiply Constant函数。 Jp.Sow  
GA{>=Q_~  
Eo\#*Cv*  
 将数据转换成数据阵列：Manipulation→Create Numerical Data Array（参见下一张）。 J"8bRp=/|  
D>,]EE-  
^>uzMR!q5  
=YBwO. !%  
 数据阵列可用于存储折射率调制。 h)q:nlKUW  
 选择在下一个对话框中将实部转化为一个数据阵列图。 5j`"@C5;O  
 插值应该设置为Nearest Neighbor来得到一个像素化折射率调制。 +~=>72/r  
J={$q1@lq  
5.X/Y采样介质 L1`^~m|  
N~ljU;wo-9  
 GRIN扩散器层将由双界面元件模拟。 Q{!l
Lka  
 这个元件可以在平面层和任意折射率调制之间进行模拟。 U KF/v
 
 元件厚度对应于层厚度12.656μm。 4hztYOhJ{  
 折射率调制由采样x/y调制介质模拟。 geWis(#J  
?rWqFM:hb  
*9%<}z  

a=k+:=%y  
 基材丙烯酸的离散数据应该从miscellaneous材料目录中加载。 r!yrPwKL  
 折射率调制的数据阵列必须设置到介质中。 UuAn`oYhV  
 应该选择像素化折射率调制。 g?UG6mFbE  
F8YD:   

OekcU%C  
 优化的GRIN介质是周期性结构。 只优化和指定一个单周期。 aZ2liR\QE  
 介质必须切换到周期模式。周期是1.20764μm×1.20764μm。 E8=.TM]L  
6}IOUWLB@  
6.通过GRIN介质传播 dW<.  
DTN@b!  
*(L4
rK\2  
b,7:=-D  
 通过折射率调制层传播的传播模型： GY<Y,  
- 薄元近似 jt tlzCDn  
- 分步光束传播方法。 {gl-tRC3  
 对于这个案例，薄元近似足够准确。 8 +xLi4Pw  
 在传播面板上选择传播方法，并且编辑传播设置。 RX>kOp29  
 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）。 Ka2U@fK"  
WW@/q`h  
7.模拟结果 X.xp
'/d  
NaG1j+LN  
J'Yj_  
8.结论 TxwZA  
1QE-[|  
 VirtualLab Fusion支持设计GRIN衍射光学元件和全息图。 ;e()|  
 优化的GRIN元件可以生成任意的二维强度分布。 (SoV2[|  
 可以模拟通过x/y平面上任意调制的介质中的光传播。