[技术]设计和分析GRIN扩散器（完整） [复制链接]

1.模拟任务 'gH#\he[Dh  
1mM52q.R4  
 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。 pQ\ [F  
 设计包括两个步骤： ]<= t  
- 设计相位函数来生成一个角谱Top Hat分布。 5ZxBmQ  
- 基于相位调制来计算对应的折射率调制。 jO.E#Ei}~  
 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。 r!uAofIi_  
S"z4jpqn3  
xKux5u_  
照明光束参数 ti% e.p0[  
)Ggx  
|Ay#0uQ5Y  
波长：632.8nm XITQB|C??$  
激光光束直径（1/e2）：700um > `M\xt  
!*-cf$  
理想输出场参数 9]\vw  
ugP R)tDfM  
V [>5  
直径：1° jT0fF  
分辨率：≤0.03° ~?r6Ax-R  
效率：>70% 9-SXu lgu  
杂散光：<20% `,"Jc<R7Z  
O}V2>W$  
mqw.v$>  
2.设计相位函数 -nSqB{s!SD  
p04w83 jX  
bcNYoZ8`  
8uiQm;W  
 相位的设计请参考会话编辑器 nU)f]4q{Ec  
 Sc563_GRIN_Diffuser_1.seditor和优化文档Sc563_GRIN_Diffuser_2.dp。 EK^2 2vi$  
 设计没有离散相位级的phase-only传输。 Az[z} r4  
Lf9h;z>#  
3.计算GRIN扩散器 Sm5"Q  
 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。 Q1yTDJ(2  
 最大折射率调制为△n=+0.05。 {n'}S(  
 最大层厚度如下： yfrgYA  
v/dcb%  
4.计算折射率调制 oJy/PR3  
tWuQKN`_  
从IFTA优化文档中显示优化的传输 =t2epIr5  
2]wh1)  
 将传输相位转变为实部，通过函数Manipulation→Field Quantity Operations→Move→Phase to Real。 {`> x"Y5  
k6\c^%x  
LTHS&3%2  
 生成正向函数，通过Manipulation→Amplitude/Real Part Manipulation→Lift Positive函数。 i%2K%5{)$D  
COafVlJ,l  
Tj:F Qnx  
 乘以最大调制折射率（0.05），通过Manipulation→Operation with Constant→Multiply Constant函数。 2~ a4ib  
JI(|sAH  
)uP= o  
 将数据转换成数据阵列：Manipulation→Create Numerical Data Array（参见下一张）。  "(xu  
78wcMQNX9  
lk|/N^8M  
04:Dbt~=?p  
 数据阵列可用于存储折射率调制。 @z.!Dby  
 选择在下一个对话框中将实部转化为一个数据阵列图。 <V{BRRx  
 插值应该设置为Nearest Neighbor来得到一个像素化折射率调制。 M-_)CR  
#<{MtK_  
5.X/Y采样介质 S{ !hpq~o  
1mqFnVkf&+  
 GRIN扩散器层将由双界面元件模拟。 ,7aqrg  
 这个元件可以在平面层和任意折射率调制之间进行模拟。 O{PRK5^h  
 元件厚度对应于层厚度12.656μm。 Sl1N V  
 折射率调制由采样x/y调制介质模拟。 I g`#U~  
eYFCf;  
{#MViBhd%  
SWt"QqBU  
 基材丙烯酸的离散数据应该从miscellaneous材料目录中加载。 We|*s2!  
 折射率调制的数据阵列必须设置到介质中。 O1A*-G:X  
 应该选择像素化折射率调制。 Oqyh{q%]  
<[Vr(.A  
@47TDCr  
 优化的GRIN介质是周期性结构。 只优化和指定一个单周期。 7^1ikmYY
 
 介质必须切换到周期模式。周期是1.20764μm×1.20764μm。 ts ] +W!:  
QnqX/vnR  
6.通过GRIN介质传播 9I9)5`d|Jn  
N{'k ]&  
q:(K^  
iZUBw  
 通过折射率调制层传播的传播模型： S$Wd}2>  
- 薄元近似 8^T' a^Wt  
- 分步光束传播方法。 =vWnqF:  
 对于这个案例，薄元近似足够准确。 F#hM S<  
 在传播面板上选择传播方法，并且编辑传播设置。 pP .   
 场采样必须设置为手动模式并且采样距离为4.5μm（半像素尺寸）。 -v:Y\=[\  
x/ez=yd*l  
7.模拟结果 mEA w^  
W$y?~2  
S"dQ@r9  
8.结论 R$\ieNb  
+CACs7tV  
 VirtualLab Fusion支持设计GRIN衍射光学元件和全息图。 975KRnj  
 优化的GRIN元件可以生成任意的二维强度分布。 >U17BGJ.  
 可以模拟通过x/y平面上任意调制的介质中的光传播。