[技术]设计和分析GRIN扩散器（完整） [复制链接]

1.模拟任务 hF9B?@n?B  
$;ch82UiX  
 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。 Rgs3A)[`d/  
 设计包括两个步骤： \cFAxL(  
- 设计相位函数来生成一个角谱Top Hat分布。 +%x^RV}  
- 基于相位调制来计算对应的折射率调制。 4=UI3 2v3  
 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。 _i.({s&_9  
`GP3D~  
F1/6&u9I  
照明光束参数 gnYnL8l`J  
IS .g);Gj  
Age-AJ  
波长：632.8nm 69?I?,7  
激光光束直径（1/e2）：700um }3Df]
  
_82<|NN:  
理想输出场参数 %d ZM9I0  
Mn-<51.%  
}t}38%1i  
直径：1° q^u6f?B  
分辨率：≤0.03° a_xQ~:H  
效率：>70% b,zR5R^D;  
杂散光：<20% kA1f[AL  
5wy;8a  
Z<w,UvJa  
2.设计相位函数 rK*hTjVn  
9#s,K! !3{  
gjO *h3`  
<r@bNx@T  
 相位的设计请参考会话编辑器 mMn2(  
 Sc563_GRIN_Diffuser_1.seditor和优化文档Sc563_GRIN_Diffuser_2.dp。 (}VuiNY<3  
 设计没有离散相位级的phase-only传输。 sTJJE3TBI  
yl[2et  
3.计算GRIN扩散器 Y#GT*V  
 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。 t- !h X/  
 最大折射率调制为△n=+0.05。 }3bQ>whF  
 最大层厚度如下： 3`mC"ab /  
S6=\r{V  
4.计算折射率调制 pq%t@j(X  
M|$H+e }:  
从IFTA优化文档中显示优化的传输 *G8'Fjin'T  
E `?S!*jm  
 将传输相位转变为实部，通过函数Manipulation→Field Quantity Operations→Move→Phase to Real。 GZ;Z  
&3!i@2d;3f  
c-? Ygr  
 生成正向函数，通过Manipulation→Amplitude/Real Part Manipulation→Lift Positive函数。 DX]z=d)tc  
-i| /JH  
E!r4AjaC  
 乘以最大调制折射率（0.05），通过Manipulation→Operation with Constant→Multiply Constant函数。 hhN(;.  
1uK)1%vK  
}M;sz  
 将数据转换成数据阵列：Manipulation→Create Numerical Data Array（参见下一张）。 wY."Lw> 6  
d#x8O4S%i2  
X20<r?^,,  
$Ui]hA-:?y  
 数据阵列可用于存储折射率调制。 @^w!% ?J  
 选择在下一个对话框中将实部转化为一个数据阵列图。 \"<GL;  
 插值应该设置为Nearest Neighbor来得到一个像素化折射率调制。 <FMuWHY  
KFCQYdI`d  
5.X/Y采样介质 \JF57t}Zk  
bcGn8  
 GRIN扩散器层将由双界面元件模拟。 p\4h$."  
 这个元件可以在平面层和任意折射率调制之间进行模拟。 0j-F6a*p'1  
 元件厚度对应于层厚度12.656μm。 Pl`Bd0  
 折射率调制由采样x/y调制介质模拟。 Vs2v j  
pO-)x:Wg  
[n
i-UNTv  
C.B8 J"T-  
 基材丙烯酸的离散数据应该从miscellaneous材料目录中加载。 >2!^ dT^D  
 折射率调制的数据阵列必须设置到介质中。 $D0)j(v  
 应该选择像素化折射率调制。 ^hGZVGSv  
*<#]&2I  
>d1aE)?  
 优化的GRIN介质是周期性结构。 只优化和指定一个单周期。 8trm`?>  
 介质必须切换到周期模式。周期是1.20764μm×1.20764μm。 gu~-}  
\`p|,
j  
6.通过GRIN介质传播 #,Fx@3y\a  
FQv0
2V+&<  
q[We][Nrzb  
lcuH]z  
 通过折射率调制层传播的传播模型： ^@l5u=  
- 薄元近似 HzFt
 
- 分步光束传播方法。 ~a0d.dU  
 对于这个案例，薄元近似足够准确。 r(`8A:#d  
 在传播面板上选择传播方法，并且编辑传播设置。 }K qw\]`  
 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）。 .1l[
l5$  
*o2_EqXL*  
7.模拟结果 3 8ls 4v3  
A=l?IC@O  
Jf8'N ot  
8.结论 o9(#KC?3  
E(L^hZMc  
 VirtualLab Fusion支持设计GRIN衍射光学元件和全息图。 123-i,epg  
 优化的GRIN元件可以生成任意的二维强度分布。 LT y@6*  
 可以模拟通过x/y平面上任意调制的介质中的光传播。