[技术]设计和分析GRIN扩散器（完整） [复制链接]

1.模拟任务 7`
HKa@  
thSXri?kl  
 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。 7_`_iymR  
 设计包括两个步骤： u-R;rf5%k  
- 设计相位函数来生成一个角谱Top Hat分布。 o!zo%#0;#)  
- 基于相位调制来计算对应的折射率调制。 #&sn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。 :czUOZ_  
Dop,_94G  
og`g]Z<I  
照明光束参数 ^%NjdZuDO  
ZM_-g4[H  

;R7+6  
波长：632.8nm p4@0Dz`Q  
激光光束直径（1/e2）：700um mw*KLMo42  
GpXU&A'r  
理想输出场参数 { {+:Vy  
+r$VrNVs  
~|&To>  
直径：1° 3bagL)'iz  
分辨率：≤0.03° Rts.jm>[  
效率：>70% R<Ct{f!  
杂散光：<20% ggUw4w/e  
:oytJhxU  
P.3kcZ   
2.设计相位函数 +kx#"L:  
xG|lmYt76  
S7B?[SPrN[  
?'U@oz8 B  
 相位的设计请参考会话编辑器 \Wb3JQ)  
 Sc563_GRIN_Diffuser_1.seditor和优化文档Sc563_GRIN_Diffuser_2.dp。 __i))2  
 设计没有离散相位级的phase-only传输。 (t"e#b(:  
*R8P brN  
3.计算GRIN扩散器 oiItQ4{<  
 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。 UQq Qim  
 最大折射率调制为△n=+0.05。 e/zz.cd){  
 最大层厚度如下： ;
g\r
Y  
%Vhj<
gN  
4.计算折射率调制 i([|@Y=  
=~'y'K]  
从IFTA优化文档中显示优化的传输 6A-nhvDP  
"LM[WcDX  
 将传输相位转变为实部，通过函数Manipulation→Field Quantity Operations→Move→Phase to Real。 iz2;xa*  
'h>CgR^NM1  
;M5]XCPk  
 生成正向函数，通过Manipulation→Amplitude/Real Part Manipulation→Lift Positive函数。 7o9[cq w  
wj\kx\+  
\iAs  
 乘以最大调制折射率（0.05），通过Manipulation→Operation with Constant→Multiply Constant函数。 s}?QA cC  
35Fs/Gf-n  
i.''\  
 将数据转换成数据阵列：Manipulation→Create Numerical Data Array（参见下一张）。 ms#|Yl1/|  
n
8o(>?Kw  
^"+Vx9H"{  
"T.Qb/97@  
 数据阵列可用于存储折射率调制。 ' [%?j?2r  
 选择在下一个对话框中将实部转化为一个数据阵列图。 -|GX]jx(Y  
 插值应该设置为Nearest Neighbor来得到一个像素化折射率调制。 >uwd3XW5  
43
Ua@KNi  
5.X/Y采样介质 >Dq&[9,8  
^@;P-0Sy  
 GRIN扩散器层将由双界面元件模拟。 N2&h yM  
 这个元件可以在平面层和任意折射率调制之间进行模拟。 M! uE#|  
 元件厚度对应于层厚度12.656μm。 B dxV [SF  
 折射率调制由采样x/y调制介质模拟。 Z;cA_}5  
3PEW0b*]Pf  
U\6Ee-1#_  
Xd'B0kQaT  
 基材丙烯酸的离散数据应该从miscellaneous材料目录中加载。 T26'b .  
 折射率调制的数据阵列必须设置到介质中。 P.kf|,8L  
 应该选择像素化折射率调制。 h 2C9p2.  
-Hg,:re2  

#yOn /  
 优化的GRIN介质是周期性结构。 只优化和指定一个单周期。 eMUsw5=  
 介质必须切换到周期模式。周期是1.20764μm×1.20764μm。 TchByN6oN<  
,ZvlKN  
6.通过GRIN介质传播 Zi.
w+V  
GoPK. E$  
0f"la=6  
=]P|!$!}0  
 通过折射率调制层传播的传播模型： Fr1OzS^&(  
- 薄元近似 6bUcrw/# p  
- 分步光束传播方法。 K&;/hdS=F  
 对于这个案例，薄元近似足够准确。 %=5m!
"
F  
 在传播面板上选择传播方法，并且编辑传播设置。 DhT8Kh{
 
 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）。 bqRO-\vO  
e4-7&8N+  
7.模拟结果 yOyuMZo6  
r_3=+  
:YNXS;>)!  
8.结论 eI+p  
v.Xmrry  
 VirtualLab Fusion支持设计GRIN衍射光学元件和全息图。 >/y+;<MZ  
 优化的GRIN元件可以生成任意的二维强度分布。 :{~TG]4M  
 可以模拟通过x/y平面上任意调制的介质中的光传播。