[技术]设计和分析GRIN扩散器（完整） [复制链接]

1.模拟任务 =2tl149m/z  
<CM}g4Y  
 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。 P;~P:qKd  
 设计包括两个步骤： 6( ~DS9  
- 设计相位函数来生成一个角谱Top Hat分布。 P6([[mmG  
- 基于相位调制来计算对应的折射率调制。 +ug[TV  
 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。 AOVoOd+6  
*JmU",X  
?
[~)D}] j  
照明光束参数 h6Q-+_5  
+/Vi"  
;DN:AgXP  
波长：632.8nm -mPrmapb3  
激光光束直径（1/e2）：700um `ek On@T0  
;x~[om21;  
理想输出场参数 l0g`;BI_  
/{7we$+,p  
y|0I3n]e  
直径：1° QnPgp(d<  
分辨率：≤0.03° cc|"^-j-7  
效率：>70% 9CW
8l0  
杂散光：<20% RI2Or9.  
ZPolE_P
7  
OcLFVD=  
2.设计相位函数 #Ies yNKZ  
d;c<" +  
8OW504AD  
KJLK]lf}d  
 相位的设计请参考会话编辑器 4 fxD$%9  
 Sc563_GRIN_Diffuser_1.seditor和优化文档Sc563_GRIN_Diffuser_2.dp。 JHCV7$RS  
 设计没有离散相位级的phase-only传输。 {aRZBIv  
`9yR,Xk=l  
3.计算GRIN扩散器 |}y6U< I  
 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。 {x8UL7{  
 最大折射率调制为△n=+0.05。 xw%'R-  
 最大层厚度如下： uY5Gn.Y  
;zl/  
4.计算折射率调制 ^"?b!=n!  
J@I-tS  
从IFTA优化文档中显示优化的传输 >RMp`HxDf  
Fo1|O&>  
 将传输相位转变为实部，通过函数Manipulation→Field Quantity Operations→Move→Phase to Real。 ;*8nd-\  
l.wf= /  
>5|;8v-r  
 生成正向函数，通过Manipulation→Amplitude/Real Part Manipulation→Lift Positive函数。 0Q_@2  
1q[vNP=g&  
$CYB&|d  
 乘以最大调制折射率（0.05），通过Manipulation→Operation with Constant→Multiply Constant函数。 )5M9Ro7  
rLm:qu(F1  
c*"TmDY  
 将数据转换成数据阵列：Manipulation→Create Numerical Data Array（参见下一张）。 `xO&!DN  
-}?
ud3f<  
2\,vq R  
G2x5%`   
 数据阵列可用于存储折射率调制。 \I4*|6kA  
 选择在下一个对话框中将实部转化为一个数据阵列图。 8'kA",P  
 插值应该设置为Nearest Neighbor来得到一个像素化折射率调制。 3C8W]yw/s  
Jc#()4  
5.X/Y采样介质 XU}sbbwu  
e!5nz_J1}  
 GRIN扩散器层将由双界面元件模拟。 1Jx|0YmO  
 这个元件可以在平面层和任意折射率调制之间进行模拟。 0*.> >rI  
 元件厚度对应于层厚度12.656μm。 Yjr6/&ML  
 折射率调制由采样x/y调制介质模拟。 vkXdKL(q  
B!hrr  
t7%!~s=,M  
TZ7{cekQ  
 基材丙烯酸的离散数据应该从miscellaneous材料目录中加载。 
Yz?1]<X  
 折射率调制的数据阵列必须设置到介质中。 uT}Jw  
 应该选择像素化折射率调制。 S>]Jc$  
h69: Tj!  
Rp2~d  
 优化的GRIN介质是周期性结构。 只优化和指定一个单周期。 j;O{Hvvz  
 介质必须切换到周期模式。周期是1.20764μm×1.20764μm。 [Q/')5b  
G
e|& H]W  
6.通过GRIN介质传播 <9S?wju4W'  
U/B1/96lJ  
up~l4]b+  
z:aT5D  
 通过折射率调制层传播的传播模型： X^#.4:>.  
- 薄元近似  ,T{(t@  
- 分步光束传播方法。 m4@y58n=  
 对于这个案例，薄元近似足够准确。 dJ#. m  
 在传播面板上选择传播方法，并且编辑传播设置。 =#i#IF42?  
 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）。 GRC=G&G  
3:rH1vG.m  
7.模拟结果 2&W(@wT$  
]]s_ 8u3  
b&g9A{t  
8.结论 N b(f  
bp6 La`+  
 VirtualLab Fusion支持设计GRIN衍射光学元件和全息图。 %<e\s6|P:  
 优化的GRIN元件可以生成任意的二维强度分布。 eB:obz  
 可以模拟通过x/y平面上任意调制的介质中的光传播。