[技术]设计和分析GRIN扩散器（完整） [复制链接]

1.模拟任务 4oRDvn7f&  
tx||<8  
 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。 #\$AB_[ot>  
 设计包括两个步骤： ~k'SP(6#C  
- 设计相位函数来生成一个角谱Top Hat分布。 jZ>x5 W  
- 基于相位调制来计算对应的折射率调制。 1gDsL  
 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。 OS$^>1f"  
BBlYy5x  
L~>~a1p!  
照明光束参数 &`Ek-b!7  
]?a i  
k^*S3#"  
波长：632.8nm q!\4|KF~  
激光光束直径（1/e2）：700um MPD<MaW$  
,\=,,1_  
理想输出场参数 MI\35~JAN  
QNm8`1  
R*r;`x  
直径：1° &-hXk!A  
分辨率：≤0.03° fu $<*Sa2  
效率：>70% .FpeVjR''  
杂散光：<20% Q?]-/v  
J>p6')Y6~  
S<UWv@`U"  
2.设计相位函数 7FGi+  
oA]rwaUX  
20A`]-D  
V(3=j)#  
 相位的设计请参考会话编辑器 6>&h9@  
 Sc563_GRIN_Diffuser_1.seditor和优化文档Sc563_GRIN_Diffuser_2.dp。 fm1yZX?`  
 设计没有离散相位级的phase-only传输。 6g&Ev'  
S>V+IKW;(  
3.计算GRIN扩散器 b.|k j  
 GRIN扩散器应该包含一个1mm厚度石英玻璃作为基板，和一个折射率调制的丙烯酸薄层。 Ws*UhJY<GS  
 最大折射率调制为△n=+0.05。 2$s2u;  
 最大层厚度如下： = 4 wf  
2v?fbrC5c  
4.计算折射率调制 4Be'w`Q {  
L(
+
I  
从IFTA优化文档中显示优化的传输 yr/G1?k%ML  
H?_>wQj&  
 将传输相位转变为实部，通过函数Manipulation→Field Quantity Operations→Move→Phase to Real。 K26`wt  
7oV$TAAf  
5L\&"['  
 生成正向函数，通过Manipulation→Amplitude/Real Part Manipulation→Lift Positive函数。 K$/&C:,Q  
a|eHo%Qt  
x7ZaI{ 
 
 乘以最大调制折射率（0.05），通过Manipulation→Operation with Constant→Multiply Constant函数。 <sli!r
v  
U
'k 0;  
.W s\%S  
 将数据转换成数据阵列：Manipulation→Create Numerical Data Array（参见下一张）。 D1R$s*{  
1Y'NG<d_  
XR|U6bf]  
7!U^?0?/  
 数据阵列可用于存储折射率调制。 MUn(ZnQy|  
 选择在下一个对话框中将实部转化为一个数据阵列图。 ! G3Gr  
 插值应该设置为Nearest Neighbor来得到一个像素化折射率调制。 1V.oR`&2E  
R9\ )a2  
5.X/Y采样介质 y4)iL?!J~  
'e/wjV  
 GRIN扩散器层将由双界面元件模拟。 nM
|Cv  
 这个元件可以在平面层和任意折射率调制之间进行模拟。 %z~=Jz^  
 元件厚度对应于层厚度12.656μm。 QtQbr*q@%  
 折射率调制由采样x/y调制介质模拟。 76cLf~|d~  
u#ocx[  
X#W6;?Z\  
RR`\q>|  
 基材丙烯酸的离散数据应该从miscellaneous材料目录中加载。 5n::]Q%=D  
 折射率调制的数据阵列必须设置到介质中。 R{B5{~m>W@  
 应该选择像素化折射率调制。 1[Q~&QC  
H_iQR9Ak7  
AAi4} 8+\  
 优化的GRIN介质是周期性结构。 只优化和指定一个单周期。 M(} T\R  
 介质必须切换到周期模式。周期是1.20764μm×1.20764μm。 ^MWp{E  
p%Ns f[1>  
6.通过GRIN介质传播 7&dF=/:X@  
UHI<8o9  
4{$ L]toP  
uE#"wm'J  
 通过折射率调制层传播的传播模型： `'rvDa
P  
- 薄元近似 -ADb5-px  
- 分步光束传播方法。 !4"$O@U4  
 对于这个案例，薄元近似足够准确。 ?;rRR48T9E  
 在传播面板上选择传播方法，并且编辑传播设置。 Mf9x=K9  
 场采样必须设置为手动模式并且采样距离为4.5μm（半像素尺寸）。 w\JTMS$  
t4zKI~cO  
7.模拟结果 Fp+fZU  
EP{ji"/7[  
 o^d  
8.结论 =1
VpO{q  

q' t"  
 VirtualLab Fusion支持设计GRIN衍射光学元件和全息图。 $B )jSxSy  
 优化的GRIN元件可以生成任意的二维强度分布。 G Mg|#DV  
 可以模拟通过x/y平面上任意调制的介质中的光传播。