[技术]设计和分析GRIN扩散器（完整） [复制链接]

1.模拟任务 ;
okFm  
OAPR wOQ^=  
 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。 QA?e2kd  
 设计包括两个步骤： 3wZA,Z  
- 设计相位函数来生成一个角谱Top Hat分布。 n'R9SnW  
- 基于相位调制来计算对应的折射率调制。 S@i*+&Ot  
 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(1]!c4J0  
7U68|\fI!  
v0euvs  
照明光束参数 2w)[1s[  
`^HAWo;J  
,]HH%/h  
波长：632.8nm :*
|%g  
激光光束直径（1/e2）：700um lZoy(kdc  
;=\vm"I?  
理想输出场参数 1SIhW:C  
j3{8]D  
J.'}R2gT1  
直径：1° S1oRMd)r  
分辨率：≤0.03° O=E"n*U  
效率：>70% 0>h
V?A  
杂散光：<20% UjLZ!-}  
&?L K>QV  
q]Y [W1  
2.设计相位函数 9x;CJhX
 
fNb2>1  
P.^%8L  
<Stfqa6FJ  
 相位的设计请参考会话编辑器 ,iKEIxA!  
 Sc563_GRIN_Diffuser_1.seditor和优化文档Sc563_GRIN_Diffuser_2.dp。 *s4h tt  
 设计没有离散相位级的phase-only传输。 9pAklD4  
=xwA'D9]  
3.计算GRIN扩散器 ;/gH6Z?  
 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。 |"V]$s$ c  
 最大折射率调制为△n=+0.05。 %|mRib|<C  
 最大层厚度如下： 8W' ,T  
I|jGu9G  
4.计算折射率调制 hAx#5@*5  
lm'L-ZPN  
从IFTA优化文档中显示优化的传输 r|!w,>.  
!YD~o/t@|  
 将传输相位转变为实部，通过函数Manipulation→Field Quantity Operations→Move→Phase to Real。 5IOMc4v  
|eS5~0<`  
x3ds{Z$,>(  
 生成正向函数，通过Manipulation→Amplitude/Real Part Manipulation→Lift Positive函数。 p.{9OrH(4  
?VC[%sjwn  
vY|{CBGbd  
 乘以最大调制折射率（0.05），通过Manipulation→Operation with Constant→Multiply Constant函数。 OO)m{5r,{  
xWkCP2$?P  
:4 9ttJl  
 将数据转换成数据阵列：Manipulation→Create Numerical Data Array（参见下一张）。 (`S32,=TS  
9 Yv;Dom  
U~{fbS3,  
8@`"ZzM  
 数据阵列可用于存储折射率调制。 6ww4ZH?j  
 选择在下一个对话框中将实部转化为一个数据阵列图。 #1-y[w/  
 插值应该设置为Nearest Neighbor来得到一个像素化折射率调制。 3GMRH;/w  
1rs`|iX5  
5.X/Y采样介质 1&{]jG{#  
z"4UObVs  
 GRIN扩散器层将由双界面元件模拟。 W)WL1@!Z  
 这个元件可以在平面层和任意折射率调制之间进行模拟。 s)_Xj
`Q#  
 元件厚度对应于层厚度12.656μm。 cYBv}ylw}R  
 折射率调制由采样x/y调制介质模拟。 29:1crzx~  
_`6fGu& W  
=#WoeWFW*  
eq^<5 f  
 基材丙烯酸的离散数据应该从miscellaneous材料目录中加载。 z}I4m  
 折射率调制的数据阵列必须设置到介质中。 M4hzf  
 应该选择像素化折射率调制。 c
\2+f7o@  
=4RXNWkud  
|e+8Xz1>  
 优化的GRIN介质是周期性结构。 只优化和指定一个单周期。
R@lmX%Z1  
 介质必须切换到周期模式。周期是1.20764μm×1.20764μm。 =`VA_xVu  
K-D{Z7J^l  
6.通过GRIN介质传播 AvW2)+6G  
hoy+J/  
sTu6KMn  
#qL?;Zh0S  
 通过折射率调制层传播的传播模型： t__UqCq~h  
- 薄元近似
PnB%vS  
- 分步光束传播方法。 'FB?#C%U  
 对于这个案例，薄元近似足够准确。 -{z.8p}IW  
 在传播面板上选择传播方法，并且编辑传播设置。 #$h~QBg  
 场采样必须设置为手动模式并且采样距离为4.5μm（半像素尺寸）。 VCOz?Y*  
S}=d74(/n  
7.模拟结果 N[$bP)h7  
u,<#z0R|;$  
_D%aT6,G+(  
8.结论 z[
k
z[  
]y*AA58;  
 VirtualLab Fusion支持设计GRIN衍射光学元件和全息图。 j$l[
OZ
:#  
 优化的GRIN元件可以生成任意的二维强度分布。 W,</  
 可以模拟通过x/y平面上任意调制的介质中的光传播。