[技术]设计和分析GRIN扩散器（完整） [复制链接]

1.模拟任务 8A#qbBD  
W
L:CBE#  
 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。 !ffdeWHR  
 设计包括两个步骤： f.4r'^  
- 设计相位函数来生成一个角谱Top Hat分布。 (w}iEm\b  
- 基于相位调制来计算对应的折射率调制。 :2vk vLM  
 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。 "k[-eFz/@M  
&]iiBp#2  
+iY.YV  
照明光束参数 !`JaYUL[e  
]yy10Pk[!  
KEEHb2q  
波长：632.8nm Dyyf%'\M  
激光光束直径（1/e2）：700um @@M 2s(  
*]:gEO  
理想输出场参数 kr[p4X4  
 Y[#EFM  
;EDc1:  
直径：1° `83s97Sa  
分辨率：≤0.03° yPs4S?<s  
效率：>70% (e.?). e  
杂散光：<20% yhxen  
I&%{%*y  
4>x]v!d  
2.设计相位函数 ;6P#V`u  
}86&? 0j.  
2:3-mWE  
%&w 8E[  
 相位的设计请参考会话编辑器 LX;w~fRr.  
 Sc563_GRIN_Diffuser_1.seditor和优化文档Sc563_GRIN_Diffuser_2.dp。 ]zK'aod  
 设计没有离散相位级的phase-only传输。 $R6iG\
V5  
:Yeo*v9  
3.计算GRIN扩散器 P@lDhzd  
 GRIN扩散器应该包含一个1mm厚度石英玻璃作为基板，和一个折射率调制的丙烯酸薄层。 J)tk<&X  
 最大折射率调制为△n=+0.05。 }ya@*jH  
 最大层厚度如下： >ka*-8?  
4I
fOvAN%  
4.计算折射率调制 `<_A#@  
J'{69<`Dl  
从IFTA优化文档中显示优化的传输 :4JqT|nS  
OI/m_x
x@j  
 将传输相位转变为实部，通过函数Manipulation→Field Quantity Operations→Move→Phase to Real。 zB/#[~  
'9d<vWg  
{<$ D|<S  
 生成正向函数，通过Manipulation→Amplitude/Real Part Manipulation→Lift Positive函数。 Lxz!>JO>  
vz$-KT4e^  
TNun)0p  
 乘以最大调制折射率（0.05），通过Manipulation→Operation with Constant→Multiply Constant函数。 A)v! {  
RgTm^?Ex  
T .#cd1b  
 将数据转换成数据阵列：Manipulation→Create Numerical Data Array（参见下一张）。 9)2kjBeb  
[&H$Su}$0  
;6+e!h'1  
Em6P6D>S>,  
 数据阵列可用于存储折射率调制。 pAK7V;sJ  
 选择在下一个对话框中将实部转化为一个数据阵列图。 (h&XtFul}  
 插值应该设置为Nearest Neighbor来得到一个像素化折射率调制。 Yvmo%.oU  
TgC8EcLr  
5.X/Y采样介质 3QM;K^$  
*49({TD6`  
 GRIN扩散器层将由双界面元件模拟。 0'm$hU}  
 这个元件可以在平面层和任意折射率调制之间进行模拟。 dOG]Yjc  
 元件厚度对应于层厚度12.656μm。 ={'*C7K)oK  
 折射率调制由采样x/y调制介质模拟。 Ei$?]~ &  
U-h'a: K  
F6'[8f  
`3wzOMgJ  
 基材丙烯酸的离散数据应该从miscellaneous材料目录中加载。 WC0gJy  
 折射率调制的数据阵列必须设置到介质中。 A8|DB@Bi  
 应该选择像素化折射率调制。 u V[:e|v  
[-X

z:  
Wb
)>APL  
 优化的GRIN介质是周期性结构。 只优化和指定一个单周期。 [l`_2{:
 
 介质必须切换到周期模式。周期是1.20764μm×1.20764μm。 @$:T]N3m  
6(M^`&fl
 
6.通过GRIN介质传播 8VWkUsOoI  
J~jxmh  
yiT)m]E d  
4k7 LM]  
 通过折射率调制层传播的传播模型： -=;V*;  
- 薄元近似 85{2TXQ^%=  
- 分步光束传播方法。 LA +BH_t&  
 对于这个案例，薄元近似足够准确。 6x]x>:8  
 在传播面板上选择传播方法，并且编辑传播设置。 `S)*(s?T  
 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）。 h=a-~= 8  
mKTa.  
7.模拟结果 !PySYY  
\jR('5DcB  
r}>q*yx:  
8.结论 '!V5 #J  
@gc|Z]CV  
 VirtualLab Fusion支持设计GRIN衍射光学元件和全息图。 2bnF#-(  
 优化的GRIN元件可以生成任意的二维强度分布。 $
T#yxx  
 可以模拟通过x/y平面上任意调制的介质中的光传播。