[技术]设计和分析GRIN扩散器（完整） [复制链接]

1.模拟任务 ~ ^D2]j  
O*bzp-6\  
 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。 zGNW5S9G  
 设计包括两个步骤： )_n(u3'  
- 设计相位函数来生成一个角谱Top Hat分布。 b|@zjh;]A7  
- 基于相位调制来计算对应的折射率调制。 %W$b2N{l  
 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。 *M*WjEOA  
~7PiIky.  
SS24@:"{  
照明光束参数 tN_=&|{WE4  
AAW] Y#UwW  
==gL!e{  
波长：632.8nm T31F8K3x  
激光光束直径（1/e2）：700um Qx3eEt@X5]  
P;-.\VRu  
理想输出场参数 Fw{68ggk  
a(*"r:/lD  
~l?c.CSd  
直径：1° %'=2Jy6h  
分辨率：≤0.03° ssS"X@VZ \  
效率：>70% mPqKk  
杂散光：<20% h-sO7M0E]  
c0HPS9N\  
jUl_ToX  
2.设计相位函数 6J#R1.h  
j
JNl{nyq  
7cWeB5e?O  
W(Md0*   
 相位的设计请参考会话编辑器 Wd+G)Mu_=  
 Sc563_GRIN_Diffuser_1.seditor和优化文档Sc563_GRIN_Diffuser_2.dp。 N6p
0`
 
 设计没有离散相位级的phase-only传输。 e==/+  
EkRx/  
3.计算GRIN扩散器 Q4*{+$A  
 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。 %Tu(>vnuj  
 最大折射率调制为△n=+0.05。 o2bmsnXQ  
 最大层厚度如下： GA` bWl  
?u;m ],w!  
4.计算折射率调制 9o6[4Q}  
7HY8 F5Brx  
从IFTA优化文档中显示优化的传输 b<#zgf  
`8#xO{B1  
 将传输相位转变为实部，通过函数Manipulation→Field Quantity Operations→Move→Phase to Real。 y29G#Y4J  
~% t'}JDZ  
1*$6u5.=F  
 生成正向函数，通过Manipulation→Amplitude/Real Part Manipulation→Lift Positive函数。 0_-o]BY  
*93=}1gN  
w-$iKtb.  
 乘以最大调制折射率（0.05），通过Manipulation→Operation with Constant→Multiply Constant函数。 >?)_, KL  
P*>?/I`G  
6R8>w,  
 将数据转换成数据阵列：Manipulation→Create Numerical Data Array（参见下一张）。 BFP@Yn~k  
6[RTL2&W  
g:xg ~H2  
5-k gGO
t  
 数据阵列可用于存储折射率调制。 f%1\1_^g  
 选择在下一个对话框中将实部转化为一个数据阵列图。 *?C8,;=2r  
 插值应该设置为Nearest Neighbor来得到一个像素化折射率调制。 .@EzHe ^W  
|+JO]J#bc  
5.X/Y采样介质 J7oj@Or9  
]Ol w6W?%  
 GRIN扩散器层将由双界面元件模拟。 +t1+1Zv  
 这个元件可以在平面层和任意折射率调制之间进行模拟。 ,'t&L]  
 元件厚度对应于层厚度12.656μm。 bG*l_  
 折射率调制由采样x/y调制介质模拟。 "X._:||8  
d2US~.;>l  
J#4pA{01w  
\fSruhD  
 基材丙烯酸的离散数据应该从miscellaneous材料目录中加载。 $!!y v'K  
 折射率调制的数据阵列必须设置到介质中。 ]\>MDH  
 应该选择像素化折射率调制。 !>!jLZ0  
23K#9!3  
`s\[X-j]  
 优化的GRIN介质是周期性结构。 只优化和指定一个单周期。 $G}k'[4C  
 介质必须切换到周期模式。周期是1.20764μm×1.20764μm。 _8-1wx  
59:kL<;S-  
6.通过GRIN介质传播 7@y}J5,  
Xt:j~cVA  
wv\"(e7(  
Yt:%)&50}-  
 通过折射率调制层传播的传播模型： "?<`]WG\  
- 薄元近似 EG &me  
- 分步光束传播方法。 Xs"d+dc  
 对于这个案例，薄元近似足够准确。 UUtSme  
 在传播面板上选择传播方法，并且编辑传播设置。 4AvIU!0w  
 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）。 0R+p\Nc&1  
E5|GP  
7.模拟结果 qh&KNJ>1  
1|G5 W:  
qPUACuF'  
8.结论 ;[g~h |{6  
N!v>2"x8q  
 VirtualLab Fusion支持设计GRIN衍射光学元件和全息图。 +]yVSns 3  
 优化的GRIN元件可以生成任意的二维强度分布。 iWUxB28  
 可以模拟通过x/y平面上任意调制的介质中的光传播。