[技术]设计和分析GRIN扩散器（完整） [复制链接]

1.模拟任务 k iCg+@nT  
)xQA+$H#4  
 本教程将介绍设计和分析生成Top Hat图案的折射率调制扩散器图层。 ewtoAru  
 设计包括两个步骤： hQfxz,X  
- 设计相位函数来生成一个角谱Top Hat分布。 =kvYE,,g_  
- 基于相位调制来计算对应的折射率调制。 =e,2/Ep{i  
 设计相位函数是基于案例DO.002。在开始设计一个梯度折射率扩散器之前，我们迫切地推荐您先阅读这个案例。 5sq#bvfJ o  
JtU/%s  
oY{r83h{  
照明光束参数 YDyi6x,  
%!HmtpS  
{^bs }($J  
波长：632.8nm eID"&SSU  
激光光束直径（1/e2）：700um %o+VZEH3  
*Gm
%Dn  
理想输出场参数 PU^Z7T);  
;o#R(m@Lx  
V4!RUqK  
直径：1° 0%^m  
分辨率：≤0.03° %fpcH  
效率：>70% G?MNM-2  
杂散光：<20% 94F9f^ L  
fmvv q1G&  
w7"Z@$fs  
2.设计相位函数 Ov)rsi
 
% ;2x.  
y@G5I>v  
7@m
  
 相位的设计请参考会话编辑器 S3Tww
]q  
 Sc563_GRIN_Diffuser_1.seditor和优化文档Sc563_GRIN_Diffuser_2.dp。 9\i,3:Qc  
 设计没有离散相位级的phase-only传输。 R g
EKs"e  
d]k>7.  
3.计算GRIN扩散器 ('xu2 ;<  
 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。 v>$GVCY  
 最大折射率调制为△n=+0.05。 Au"[2cG  
 最大层厚度如下： g0^%X9s  
2`l$uEI3oJ  
4.计算折射率调制 Ajhrsa\~a  
Db= iJ68  
从IFTA优化文档中显示优化的传输 5_nkN`x  
+MeEy{;  
 将传输相位转变为实部，通过函数Manipulation→Field Quantity Operations→Move→Phase to Real。 `{/z\  
Sj}@5 X6 C  
<vA^%D<\~  
 生成正向函数，通过Manipulation→Amplitude/Real Part Manipulation→Lift Positive函数。 Ne.W-,X^cL  
~/hP6*  
\sF}NBNT@  
 乘以最大调制折射率（0.05），通过Manipulation→Operation with Constant→Multiply Constant函数。 z1F[okLA  
w'.ny<Pe  
!o&Mw:d  
 将数据转换成数据阵列：Manipulation→Create Numerical Data Array（参见下一张）。 d;(L@9HHD  
*Rj>// A  
} CJQC
 
Zi2NgVF  
 数据阵列可用于存储折射率调制。 JB'q_dS}  
 选择在下一个对话框中将实部转化为一个数据阵列图。 \p.Byso,  
 插值应该设置为Nearest Neighbor来得到一个像素化折射率调制。 Zcz)FP#  
S0g5Ym ia  
5.X/Y采样介质 ![:S~x1  
7##nY3",^  
 GRIN扩散器层将由双界面元件模拟。 "a6 wd  
 这个元件可以在平面层和任意折射率调制之间进行模拟。 GOa
](oD}  
 元件厚度对应于层厚度12.656μm。 lb&tAl"D  
 折射率调制由采样x/y调制介质模拟。 pH?VM&x  
OHqLMBW!!  
'sY>(D*CQ  
Hv<%_t_/  
 基材丙烯酸的离散数据应该从miscellaneous材料目录中加载。 ?'$=G4y&?  
 折射率调制的数据阵列必须设置到介质中。 @k,u xe-  
 应该选择像素化折射率调制。 OsAXHjX}  
-(qoz8H5  
X c,UR.  
 优化的GRIN介质是周期性结构。 只优化和指定一个单周期。 oFHVA!lqe  
 介质必须切换到周期模式。周期是1.20764μm×1.20764μm。 <2ffcBv  
1?)<*[  
6.通过GRIN介质传播 -Z<e`iFQS  
&m4 \"X@  
_W]2~9  
usR19_E-  
 通过折射率调制层传播的传播模型： |VlAt#E  
- 薄元近似 s>"=6gb  
- 分步光束传播方法。 X!CLOHVAa  
 对于这个案例，薄元近似足够准确。 zY\v|l
<T  
 在传播面板上选择传播方法，并且编辑传播设置。 Cr4shdN34  
 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）。 =1^Ru*G  
Fx0K.Q2Y0  
7.模拟结果 r1-?mMSU&  
%zd1\We  
u-pE ;|  
8.结论 g84~d(\?  
*2 4P T7  
 VirtualLab Fusion支持设计GRIN衍射光学元件和全息图。 s:R>uGYOd  
 优化的GRIN元件可以生成任意的二维强度分布。 Zx55mSfx:  
 可以模拟通过x/y平面上任意调制的介质中的光传播。