[技术]设计和分析GRIN扩散器（完整） [复制链接]

1.模拟任务 #oQDt'  
d>r_a9 .u  
 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。 -eSZpzp  
 设计包括两个步骤： &<\i37y  
- 设计相位函数来生成一个角谱Top Hat分布。 c</u
]TD  
- 基于相位调制来计算对应的折射率调制。 %X>P+6<=  
 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。 M@?,nzs K  
dPO|x+N,  
vivU4:uH3  
照明光束参数 P K9BowlW  
Bgy?k K2[  
ts=KAdcJ  
波长：632.8nm ^s[OvJb  
激光光束直径（1/e2）：700um :3$-Qv X  
W\l"_^d*  
理想输出场参数 d-BUdIz  
[S#QGB19  
%jRqrICd  
直径：1° t!JD]j>q
 
分辨率：≤0.03° Y[WL}:"93  
效率：>70% g?=|kp  
杂散光：<20% >+8Kl`2sw;  
6-vQQ-\  
|ZBHXv  
2.设计相位函数 iZbY@-3fc  
cc_v4d{x  
BiI}JEp4o  
^ua8Ya  
 相位的设计请参考会话编辑器 jUg.Y98  
 Sc563_GRIN_Diffuser_1.seditor和优化文档Sc563_GRIN_Diffuser_2.dp。 Zw
xu3R_  
 设计没有离散相位级的phase-only传输。 Q@HW`@i  
;&8  
3.计算GRIN扩散器 ZB@Bj>,bp  
 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。 +rcDA|  
 最大折射率调制为△n=+0.05。 4~YPLu  
 最大层厚度如下： z=/xv},  
9u2Mra  
4.计算折射率调制 k6mC_  
="Sa>-do,  
从IFTA优化文档中显示优化的传输 >L{s[pLJ  
Q@"mL  
 将传输相位转变为实部，通过函数Manipulation→Field Quantity Operations→Move→Phase to Real。 *4oj'}  
t3b64J[A{  
?O!'ZZX  
 生成正向函数，通过Manipulation→Amplitude/Real Part Manipulation→Lift Positive函数。 v
x&r  
]x<`(  
s)<^YASg  
 乘以最大调制折射率（0.05），通过Manipulation→Operation with Constant→Multiply Constant函数。 Am&PH(}L  
cm!|A)~  
,j|9Bs  
 将数据转换成数据阵列：Manipulation→Create Numerical Data Array（参见下一张）。 %e,X7W`'2  
u{SJ#3C5  
c5f8pa *  
.o?"=Epo  
 数据阵列可用于存储折射率调制。 ck"lX[d1  
 选择在下一个对话框中将实部转化为一个数据阵列图。 0>KW94  
 插值应该设置为Nearest Neighbor来得到一个像素化折射率调制。 @ a?^2X^  
tF@hH}{;  
5.X/Y采样介质 !f^'-  
@=kDaPme92  
 GRIN扩散器层将由双界面元件模拟。 )n&@`>vm  
 这个元件可以在平面层和任意折射率调制之间进行模拟。 RV2s@<0p  
 元件厚度对应于层厚度12.656μm。 b9(_bsc  
 折射率调制由采样x/y调制介质模拟。 $%ts#56*  
P$=BmBq18`  
qbwX*E~;  
%Gk?f=e  
 基材丙烯酸的离散数据应该从miscellaneous材料目录中加载。 <,S5(pZ  
 折射率调制的数据阵列必须设置到介质中。 )`sEdVxbr  
 应该选择像素化折射率调制。 hCcAAF*I;5  
|_7AN!7j  
H]XY  
 优化的GRIN介质是周期性结构。 只优化和指定一个单周期。 :"pA0oB  
 介质必须切换到周期模式。周期是1.20764μm×1.20764μm。 9ne13qVm+  
O DLRzk(  
6.通过GRIN介质传播  3~mi  
{d%% nK~  
DnZkZ;E/  
)zR(e>VX  
 通过折射率调制层传播的传播模型： I!L`W _  
- 薄元近似 *C*'
J7  
- 分步光束传播方法。 rv\yS:2  
 对于这个案例，薄元近似足够准确。 2qF ?
%  
 在传播面板上选择传播方法，并且编辑传播设置。 S-$N!G~!  
 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）。 (pl|RmmDz  
/2n-q_  
7.模拟结果 0E5
"}8  
#9a
\Ab  
`=zlS"dQ  
8.结论 &`RD5uml  
@Weim7r  
 VirtualLab Fusion支持设计GRIN衍射光学元件和全息图。 /g_cz&luR  
 优化的GRIN元件可以生成任意的二维强度分布。 bAsoIra  
 可以模拟通过x/y平面上任意调制的介质中的光传播。