[技术]设计和分析GRIN扩散器（完整） [复制链接]

1.模拟任务 =4+UX*&i?.  
]#))#-&1  
 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。 `;5UlkVZ5  
 设计包括两个步骤： BJ~Q\Si6  
- 设计相位函数来生成一个角谱Top Hat分布。 yBht4"\Al  
- 基于相位调制来计算对应的折射率调制。 uoaF(F-  
 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。 #y}@FG  
M ~.w:~Jm  
Yy>%dL  
照明光束参数 xWn.vSos  
LQNu]2  
g|e^}voRM  
波长：632.8nm U:gE:tf  
激光光束直径（1/e2）：700um [$9sr=3:  
SM![ yC  
理想输出场参数 G:A~nv9  
qmOGsj`#  
H>;km$b +  
直径：1° -:cS}I  
分辨率：≤0.03° / D#vs9S  
效率：>70% cV)fe`Gg  
杂散光：<20% Pw hs`YGMF  
%!p14c*J H  
u#la+/   
2.设计相位函数 noh3mi  
SX/yY  
f9&D0x?  
/2Y Nu*v  
 相位的设计请参考会话编辑器 >sPu*8D40a  
 Sc563_GRIN_Diffuser_1.seditor和优化文档Sc563_GRIN_Diffuser_2.dp。 "p2 $R*ie  
 设计没有离散相位级的phase-only传输。 k$k
(g  
)0fQ(3oOg  
3.计算GRIN扩散器 k[y{&f,  
 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。 -H'_%~OV(  
 最大折射率调制为△n=+0.05。 zUIh8cAoE  
 最大层厚度如下： J Y %B:  
7b:oz3?PI  
4.计算折射率调制 /o+, =7hY  
pk: ruf`)  
从IFTA优化文档中显示优化的传输 >xJt&jW-  
a%*W^R9Ls  
 将传输相位转变为实部，通过函数Manipulation→Field Quantity Operations→Move→Phase to Real。 0f;L!.eP  
' OdZ[AN  
Y?ZTl762  
 生成正向函数，通过Manipulation→Amplitude/Real Part Manipulation→Lift Positive函数。 roj/GZAy"  
`k^ i#Nc>  
;=*b:y Y  
 乘以最大调制折射率（0.05），通过Manipulation→Operation with Constant→Multiply Constant函数。 ;7tOFsV  
w v9s{I{P  
h7[V
XE  
 将数据转换成数据阵列：Manipulation→Create Numerical Data Array（参见下一张）。 1K09iB  
1fViW^l_  
7ABHgw~?8r  
}1z= C<  
 数据阵列可用于存储折射率调制。 s2b!Nib  
 选择在下一个对话框中将实部转化为一个数据阵列图。 *z` {$hc  
 插值应该设置为Nearest Neighbor来得到一个像素化折射率调制。 :}UWy?F  
5(u7b  
5.X/Y采样介质 QbxjfW"/+  
 ItC*[  
 GRIN扩散器层将由双界面元件模拟。 P,CJy|[L  
 这个元件可以在平面层和任意折射率调制之间进行模拟。 s-k~_C>Fw  
 元件厚度对应于层厚度12.656μm。 XRJ<1w:  
 折射率调制由采样x/y调制介质模拟。 R4E0avt  
j05ahquI  
ZMg%/C  
J);1Tpm  
 基材丙烯酸的离散数据应该从miscellaneous材料目录中加载。 L4 x  
 折射率调制的数据阵列必须设置到介质中。 *~prI1e(  
 应该选择像素化折射率调制。 A6q,"BS^d  
zu*0uL  
r_FW)Fu^  
 优化的GRIN介质是周期性结构。 只优化和指定一个单周期。 1
#aOgvf  
 介质必须切换到周期模式。周期是1.20764μm×1.20764μm。 X~]eQaJ  
&zb_8y,  
6.通过GRIN介质传播 AN$}%t"  
7bQ#M )}  
1S
0GjR  
FL(gwfL  
 通过折射率调制层传播的传播模型： O 4l[4,`  
- 薄元近似 xO"5bj  
- 分步光束传播方法。 IDdhBdQ  
 对于这个案例，薄元近似足够准确。 1p+2*c  
 在传播面板上选择传播方法，并且编辑传播设置。 czdNqk.kh  
 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）。 XH1so1h  
PKwHq<vAsB  
7.模拟结果 frc>0\  
67/hhO  
75Jh(hd(  
8.结论 GB^Ch YOb  
wgkh}b   
 VirtualLab Fusion支持设计GRIN衍射光学元件和全息图。 !@ai=p  
 优化的GRIN元件可以生成任意的二维强度分布。 31Zl"-<#-  
 可以模拟通过x/y平面上任意调制的介质中的光传播。