[技术]设计和分析GRIN扩散器（完整） [复制链接]

1.模拟任务 5o~Z>  
T  |j^  
 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。 6ldDt?iSg  
 设计包括两个步骤： ;U`HvIch  
- 设计相位函数来生成一个角谱Top Hat分布。 |E7]69=P  
- 基于相位调制来计算对应的折射率调制。 m dC. FO-  
 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。 Ar'5kPzY>  
xDlC]loi7  
{{DW P-v4  
照明光束参数 sox90o 7  
%)aDh }  
1g/mzC
  
波长：632.8nm V u!,tpa.  
激光光束直径（1/e2）：700um n6uobo-  
!E7/:t4  
理想输出场参数  b
'{D4/  
z
u|pL`X  
3S5Qq
Am  
直径：1° vOP[ND=T  
分辨率：≤0.03° etDB|(,z  
效率：>70% q{_buTARq  
杂散光：<20% RZ.5:v6  
h'jnc.  
L"b5P2{c  
2.设计相位函数 "iydXV=Q  
6a,YxR\  
]jYl:41yI  
|F=^Cu,  
 相位的设计请参考会话编辑器 (^Ln|3iz  
 Sc563_GRIN_Diffuser_1.seditor和优化文档Sc563_GRIN_Diffuser_2.dp。 l;;:3:  
 设计没有离散相位级的phase-only传输。 $i`YtV  
$ `ho+  
3.计算GRIN扩散器 FQ4rA 4  
 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。 kB:R-St  
 最大折射率调制为△n=+0.05。 O0I/^  
 最大层厚度如下： UmJg-~  
}ps6}_FE  
4.计算折射率调制 }z*p2)v`  
P~*fZ)\}F@  
从IFTA优化文档中显示优化的传输 <<xJ-N  
w5nRgdboy!  
 将传输相位转变为实部，通过函数Manipulation→Field Quantity Operations→Move→Phase to Real。 RcE%?2lD  
 )Ob{]  
P6?Q;-\q0  
 生成正向函数，通过Manipulation→Amplitude/Real Part Manipulation→Lift Positive函数。 w])Sz*J  
nAYjS
E  
X3>(K1  
 乘以最大调制折射率（0.05），通过Manipulation→Operation with Constant→Multiply Constant函数。 D;E&;vP6%  
3A9|{Vaz+6  
v;A  
 将数据转换成数据阵列：Manipulation→Create Numerical Data Array（参见下一张）。 0jyokER  
5Tu.2.)N  
_\<M58/z  
Ylf4q/-  
 数据阵列可用于存储折射率调制。 JSL3.J  
 选择在下一个对话框中将实部转化为一个数据阵列图。 Xgm7>=l  
 插值应该设置为Nearest Neighbor来得到一个像素化折射率调制。 ,s)H%  
*Zvw&y*  
5.X/Y采样介质 <eI;Jph5  
ubQ(O uM"  
 GRIN扩散器层将由双界面元件模拟。 ,)RdXgCs  
 这个元件可以在平面层和任意折射率调制之间进行模拟。 (AS%P?  
 元件厚度对应于层厚度12.656μm。 'ZDclz9}  
 折射率调制由采样x/y调制介质模拟。 pqe tYu  
g,;MV7yE  
F, "x~C  
: ?V;  
 基材丙烯酸的离散数据应该从miscellaneous材料目录中加载。 )v9[/ ]*P  
 折射率调制的数据阵列必须设置到介质中。 Y:a(y*y<  
 应该选择像素化折射率调制。 fS~.K9  
U!5@$Fu  
76m[o  
 优化的GRIN介质是周期性结构。 只优化和指定一个单周期。 40<&0nn  
 介质必须切换到周期模式。周期是1.20764μm×1.20764μm。 |);>wV"  
cm]]9z
_<  
6.通过GRIN介质传播 %L/=heBBd  
u62sq: GjH  
QJ>>&`{,  
piP8ObGjy  
 通过折射率调制层传播的传播模型： ~JXHB
X  
- 薄元近似 J-}NFWR;t  
- 分步光束传播方法。 =T-w.}27O  
 对于这个案例，薄元近似足够准确。 w.8~A,5}Dh  
 在传播面板上选择传播方法，并且编辑传播设置。 w#e'K-=  
 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）。 _(hwU>.  
c;^J!e  
7.模拟结果 {ZcZ\Q;6  
j#&  
Trrh`@R  
8.结论  q0~_D8e,  
?@1'WD t  
 VirtualLab Fusion支持设计GRIN衍射光学元件和全息图。 E(@;p%:  
 优化的GRIN元件可以生成任意的二维强度分布。 -)oBh  
 可以模拟通过x/y平面上任意调制的介质中的光传播。