[技术]设计和分析GRIN扩散器（完整） [复制链接]

1.模拟任务 [> Q+=(l  
$hXhq*5|c  
 本教程将介绍设计和分析生成Top Hat图案的折射率调制扩散器图层。 {26/SY  
 设计包括两个步骤： JHC 6l  
- 设计相位函数来生成一个角谱Top Hat分布。 g1UP/hNJ\8  
- 基于相位调制来计算对应的折射率调制。 B&3oo  
 设计相位函数是基于案例DO.002。在开始设计一个梯度折射率扩散器之前，我们迫切地推荐您先阅读这个案例。 `7[z%cuK  
`fY
ICp  
.SzPig  
照明光束参数 L|A}A[P  
AwN7/M~'  
}8`W%_Yk  
波长：632.8nm GgwO>[T  
激光光束直径（1/e2）：700um o`,|{K$H  
q$x$ 4  
理想输出场参数 9.)*z-f$  
{xJq F4  
D+.< kY.  
直径：1° 'RZ=A+%X  
分辨率：≤0.03° _$g6Mj]1z  
效率：>70% uyZ  
杂散光：<20% dnRbt{`jP  
)lh48Ag0t;  
bS7rG$n [  
2.设计相位函数 .LMOm
c=(  
F<H[-k*t/  
PxE0b0eo  
DO6Tz-%o  
 相位的设计请参考会话编辑器 VAPRI\uM;  
 Sc563_GRIN_Diffuser_1.seditor和优化文档Sc563_GRIN_Diffuser_2.dp。 !'scOWWn  
 设计没有离散相位级的phase-only传输。 PW7{,1te,  
r?Q`b2Q  
3.计算GRIN扩散器 ,6TF]6:  
 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。 $$'a  
 最大折射率调制为△n=+0.05。 gJ;jh7e@  
 最大层厚度如下： tf<}%4G  
dAg<BK/  
4.计算折射率调制 *XN|ZGl/  
1V?)T  
从IFTA优化文档中显示优化的传输 ^hL?.xj  
=T7lv%u  
 将传输相位转变为实部，通过函数Manipulation→Field Quantity Operations→Move→Phase to Real。 gbf2ty  
B:5NIa  
4sJM!9eb[  
 生成正向函数，通过Manipulation→Amplitude/Real Part Manipulation→Lift Positive函数。 %*:X FB  
sVzU
>  
3jR>  
 乘以最大调制折射率（0.05），通过Manipulation→Operation with Constant→Multiply Constant函数。 ;&iZ{  
`wGP31Y.  
uO]^vP]fT  
 将数据转换成数据阵列：Manipulation→Create Numerical Data Array（参见下一张）。 9c pjO  
0 $Ygt0d  
*aem5E`c  
Jeb"t1.$  
 数据阵列可用于存储折射率调制。 Xgb ~ED]  
 选择在下一个对话框中将实部转化为一个数据阵列图。 KH=4A-e,0  
 插值应该设置为Nearest Neighbor来得到一个像素化折射率调制。 J]h
$4"  
+,8j]<wpo  
5.X/Y采样介质 c qWX*&2_  
<xn96|$  
 GRIN扩散器层将由双界面元件模拟。 "K Or)QD/  
 这个元件可以在平面层和任意折射率调制之间进行模拟。 322)r$!"  
 元件厚度对应于层厚度12.656μm。 yW@0Q:  
 折射率调制由采样x/y调制介质模拟。 <q}w,XU  
_R/^P>Q?  
&<Iyb}tA?  
LA +BH_t&  
 基材丙烯酸的离散数据应该从miscellaneous材料目录中加载。 pYxdE|2j  
 折射率调制的数据阵列必须设置到介质中。 :NCY6? [Dz  
 应该选择像素化折射率调制。 h=a-~= 8  
EdH;P\c  
pwIu;:O!?  
 优化的GRIN介质是周期性结构。 只优化和指定一个单周期。 \jR('5DcB  
 介质必须切换到周期模式。周期是1.20764μm×1.20764μm。 \N|ma P  
= n>aJ(=Pd  
6.通过GRIN介质传播 BdMmeM2h  
'gD,HX  
B)L=)N  
o)B`K."  
 通过折射率调制层传播的传播模型： *m>XtBw.  
- 薄元近似 wO-](3A-8P  
- 分步光束传播方法。 e6 &-f  
 对于这个案例，薄元近似足够准确。 $E >)  
 在传播面板上选择传播方法，并且编辑传播设置。 _x'?igy  
 场采样必须设置为手动模式并且采样距离为4.5μm（半像素尺寸）。 03)R_A  
Le?yzf  
7.模拟结果 :c?}~a~JO(  
Lh_Q@>k  
S&q(PI_"  
8.结论 asj*/eC$/i  
RJ63"F $  
 VirtualLab Fusion支持设计GRIN衍射光学元件和全息图。 .a@>1XO  
 优化的GRIN元件可以生成任意的二维强度分布。 n){F FM  
 可以模拟通过x/y平面上任意调制的介质中的光传播。