[技术]设计和分析GRIN扩散器（完整） [复制链接]

1.模拟任务 )1de<# qM  
kC :pa
l  
 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。 T\}?  
 设计包括两个步骤： xOfZ9@VU  
- 设计相位函数来生成一个角谱Top Hat分布。 "`A@_;At`  
- 基于相位调制来计算对应的折射率调制。 [Ol}GvzJ7  
 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
uqx#]-  
Hz A+Oi  
o]L
n:kl  
照明光束参数 ,UOAGu<_gb  
wD9Gl.uQ  
'dTJE--@  
波长：632.8nm sqKLz  
激光光束直径（1/e2）：700um N%3 G\|~Q  
~lg1S  
理想输出场参数 J2tD).G  
o*\cV6  
]{2Eo  
直径：1° 0W}iKT[Z  
分辨率：≤0.03° ' pnkm0=`  
效率：>70% SM3qPlsF  
杂散光：<20% X{8/]'(  
UXU!sd  
D I` M  
2.设计相位函数 NhP&sQO  
,ypD0Q   
4JOw@/nE  
zxo0:dyw7  
 相位的设计请参考会话编辑器 ^ W/,Z`  
 Sc563_GRIN_Diffuser_1.seditor和优化文档Sc563_GRIN_Diffuser_2.dp。 ,B^NH7A:  
 设计没有离散相位级的phase-only传输。 |dLA D4%  
kaKV{;UM  
3.计算GRIN扩散器 P:`tL)W_  
 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。 G/cE2nD  
 最大折射率调制为△n=+0.05。 2!UNFv#=$  
 最大层厚度如下： NTj:+z0  
 ~\0uy3%  
4.计算折射率调制 Er 4P  
="M7F0k  
从IFTA优化文档中显示优化的传输 qa|"kRCO  
S7/0B4[  
 将传输相位转变为实部，通过函数Manipulation→Field Quantity Operations→Move→Phase to Real。 Py}`k1t*f  
\&|zD"*  
xKol  
 生成正向函数，通过Manipulation→Amplitude/Real Part Manipulation→Lift Positive函数。 ^+v6?%m  
C^dnkuA  
HOEjLwH  
 乘以最大调制折射率（0.05），通过Manipulation→Operation with Constant→Multiply Constant函数。 >_ )~
"Ra  
hqPpRSv'  
n\U3f M>N  
 将数据转换成数据阵列：Manipulation→Create Numerical Data Array（参见下一张）。 &HS6}  
Obd};&6Q  
i/Nd  
8Gw0;Uu8D  
 数据阵列可用于存储折射率调制。 O@n1E'S/  
 选择在下一个对话框中将实部转化为一个数据阵列图。 j|WuOZm\0  
 插值应该设置为Nearest Neighbor来得到一个像素化折射率调制。 M*& tVG  
=*ZQGM3w  
5.X/Y采样介质 qQL]3qP  
{95z\UE}  
 GRIN扩散器层将由双界面元件模拟。 upD2vtU  
 这个元件可以在平面层和任意折射率调制之间进行模拟。 9}\{0;9  
 元件厚度对应于层厚度12.656μm。 2N,<~L`FX'  
 折射率调制由采样x/y调制介质模拟。 . q=sC?D  
M-  f)\`I  
Do&em8i z  

7DG{|%\HF  
 基材丙烯酸的离散数据应该从miscellaneous材料目录中加载。 |.]:#)^X?  
 折射率调制的数据阵列必须设置到介质中。 3L;GfYr0  
 应该选择像素化折射率调制。 2J^jSgr50d  
$#bgt   
hx'p0HDta  
 优化的GRIN介质是周期性结构。 只优化和指定一个单周期。 o0f{ePZ=  
 介质必须切换到周期模式。周期是1.20764μm×1.20764μm。 k8]uy2R6}  
Rh:@@4<  
6.通过GRIN介质传播 E"EBj7<s  
~y#jq,i/  
[sM
~B  
~@3X&E0S  
 通过折射率调制层传播的传播模型： hQm"K~SW
=  
- 薄元近似 aNqhxvwf  
- 分步光束传播方法。 >bKN$,Qen  
 对于这个案例，薄元近似足够准确。 }~Am{Er<l  
 在传播面板上选择传播方法，并且编辑传播设置。 kt.y"^  
 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）。 %E!^SF?Y  
XT n`$}nz  
7.模拟结果 [Rqv49n*V  
:3,aR\  
nm!5L[y!0  
8.结论 ?qn0].  
~S\Ee 2e>  
 VirtualLab Fusion支持设计GRIN衍射光学元件和全息图。 }d,iA FG  
 优化的GRIN元件可以生成任意的二维强度分布。 sT.
:"Pj$  
 可以模拟通过x/y平面上任意调制的介质中的光传播。