[技术]设计和分析GRIN扩散器（完整） [复制链接]

1.模拟任务 NX5A{  
3>I  
 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。 %j*i=  
 设计包括两个步骤： ,*w  
- 设计相位函数来生成一个角谱Top Hat分布。 V&>\U?q:  
- 基于相位调制来计算对应的折射率调制。 ZJ7<!?6  
 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。 kQY+D1  
 KOQ9K
 
0/F/U=Z!  
照明光束参数 Q4&|^RLLG  
7?O~3  
m<cvx3e  
波长：632.8nm 1p[Z`m*9  
激光光束直径（1/e2）：700um V>2mzc  
U=G^wL  
理想输出场参数 .PhH|jrCW^  
Lk-%I?  
eyiGe1^C  
直径：1° tKik)ei  
分辨率：≤0.03° C;3>q*Am4  
效率：>70% MGmUgc  
杂散光：<20% ca!=D $  
=`l).GnN2`  
27NhYDo  
2.设计相位函数 $YM6}D@  
EpO5_T_  
JrkjfoN  
!w[io;  
 相位的设计请参考会话编辑器 b(Ev:  
 Sc563_GRIN_Diffuser_1.seditor和优化文档Sc563_GRIN_Diffuser_2.dp。 2+Tu"oG;rB  
 设计没有离散相位级的phase-only传输。 nnZ|oEF  

DjX*2O  
3.计算GRIN扩散器 ^.d97rSm  
 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。 7fOk]Yl[  
 最大折射率调制为△n=+0.05。 P K]$D[a0  
 最大层厚度如下： x-e?94}^  
<Y
(lRM{  
4.计算折射率调制 G\?q{  
j3
W)5ZX  
从IFTA优化文档中显示优化的传输 c QjzI#  
KvM}g2"  
 将传输相位转变为实部，通过函数Manipulation→Field Quantity Operations→Move→Phase to Real。 $:YJ<HvG<  
B`/cKfg  
+P&;cCV`S3  
 生成正向函数，通过Manipulation→Amplitude/Real Part Manipulation→Lift Positive函数。 3xJ_
%AD\'  
j|u6TG  
=DhzV D  
 乘以最大调制折射率（0.05），通过Manipulation→Operation with Constant→Multiply Constant函数。 gGiLw5o,  
+U%U3tAvs  

M=}vDw]Q  
 将数据转换成数据阵列：Manipulation→Create Numerical Data Array（参见下一张）。 2{!^"iW  
}- Jw"|^W  
jZm57{C#*?  
bIP'(B#1K  
 数据阵列可用于存储折射率调制。 ;
plzJ6>  
 选择在下一个对话框中将实部转化为一个数据阵列图。 [S}o[v\  
 插值应该设置为Nearest Neighbor来得到一个像素化折射率调制。 B@,L83  
Q&Rj)1!  
5.X/Y采样介质 !~{AF|2f  
7DU"QeLeb  
 GRIN扩散器层将由双界面元件模拟。 
?w}E/(r  
 这个元件可以在平面层和任意折射率调制之间进行模拟。 Fn8d;%C  
 元件厚度对应于层厚度12.656μm。 ?s<'3I{F`  
 折射率调制由采样x/y调制介质模拟。 w/KCuW<  
v@43%`"Gj  
fR>(b?C  
[8k7-}[  
 基材丙烯酸的离散数据应该从miscellaneous材料目录中加载。 TB]Bl.  
 折射率调制的数据阵列必须设置到介质中。 kpM5/=f/@  
 应该选择像素化折射率调制。 m,e@bJ-  
GRanR'xG  
p7"o:YSQ  
 优化的GRIN介质是周期性结构。 只优化和指定一个单周期。 U20G{%%  
 介质必须切换到周期模式。周期是1.20764μm×1.20764μm。 JNzNK.E!m-  
rurC! -  
6.通过GRIN介质传播 e,_b  
hi>sDU<x  
=H_|007C  
rNL*(PN}lO  
 通过折射率调制层传播的传播模型： ELp @/c=Wr  
- 薄元近似 $vS`w4Y  
- 分步光束传播方法。 BfLh%XC  
 对于这个案例，薄元近似足够准确。 =o5ZcC  
 在传播面板上选择传播方法，并且编辑传播设置。 .)W'{2J-  
 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）。 "+js7U-  
"YlN_U  
7.模拟结果 1;p'2-x  
V~+{douq  
8J:6uO c|  
8.结论 m8Q6ESg<*u  
93|u. @lEy  
 VirtualLab Fusion支持设计GRIN衍射光学元件和全息图。 vjI>TIy  
 优化的GRIN元件可以生成任意的二维强度分布。 ellj/u61bj  
 可以模拟通过x/y平面上任意调制的介质中的光传播。