[技术]设计和分析GRIN扩散器（完整） [复制链接]

1.模拟任务 4YX/=  
g(& huS  
 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。 %Ya%R@b}  
 设计包括两个步骤： )31{
.c/  
- 设计相位函数来生成一个角谱Top Hat分布。 '{*{  
- 基于相位调制来计算对应的折射率调制。 D~P3~^  
 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。 =HapCmrx8  
{%Cb0Zh  
zZp0g^;.?  
照明光束参数 Pu>jECcz  
B>C+qj@  
JbX"K< nQ  
波长：632.8nm -Y>,\VEK  
激光光束直径（1/e2）：700um S#Q0aGj  
*hWpJEV  
理想输出场参数 *@)0TL(03  
.Q!_.LX  
[`J91=  
直径：1° F\0>/  
分辨率：≤0.03° B!+rO~  
效率：>70% !B|Aq- n,  
杂散光：<20% >f$NG  
fVJlA  
LY:%k|L9  
2.设计相位函数 3']a1\sy^  
vG'6?%38  
= y@*vl   
Eqizx~eqq  
 相位的设计请参考会话编辑器 kx{LY`pY  
 Sc563_GRIN_Diffuser_1.seditor和优化文档Sc563_GRIN_Diffuser_2.dp。 #ME!G/  
 设计没有离散相位级的phase-only传输。 =-bGH   
$|"Y|3&X  
3.计算GRIN扩散器 d?ru8  
 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。 ml,FBBGq|-  
 最大折射率调制为△n=+0.05。 $Z|
HFV{  
 最大层厚度如下：
/aTW X  
QHU|aC{r  
4.计算折射率调制 U1ZKJ<pv  
I|n?32F  
从IFTA优化文档中显示优化的传输 ~ECIL7,  
8NnGN(a*D  
 将传输相位转变为实部，通过函数Manipulation→Field Quantity Operations→Move→Phase to Real。 O:E0htdWr  
OI^??joQ  
- f?8O6e  
 生成正向函数，通过Manipulation→Amplitude/Real Part Manipulation→Lift Positive函数。 Zh  
22OfbwCb  
_^/k  
 乘以最大调制折射率（0.05），通过Manipulation→Operation with Constant→Multiply Constant函数。 2$OV`qy@?  
R-Ys<;  
Z;O!KsJ  
 将数据转换成数据阵列：Manipulation→Create Numerical Data Array（参见下一张）。 s\zY^(v4  
Cnr=1E=  
9a2[_Wy  
/3#h]5Y"T  
 数据阵列可用于存储折射率调制。  J8-K  
 选择在下一个对话框中将实部转化为一个数据阵列图。 O3V.4tp  
 插值应该设置为Nearest Neighbor来得到一个像素化折射率调制。 5X>K#N  
BG6.,'~7o  
5.X/Y采样介质 AGl#f\_^  
CNe(]HIOH  
 GRIN扩散器层将由双界面元件模拟。 Q45gC28x  
 这个元件可以在平面层和任意折射率调制之间进行模拟。 ]=o1to-  
 元件厚度对应于层厚度12.656μm。 ;Fo7 -kK  
 折射率调制由采样x/y调制介质模拟。 u6 QW*8b4  
We++DWp  
,.kmUd  
/Xq|SO  
 基材丙烯酸的离散数据应该从miscellaneous材料目录中加载。 s#'Vasu  
 折射率调制的数据阵列必须设置到介质中。 k8\KCKql  
 应该选择像素化折射率调制。 L@'2}7N1%  
\QQWhwE  
cTW$;Fpc+  
 优化的GRIN介质是周期性结构。 只优化和指定一个单周期。 7H*,HZc@=  
 介质必须切换到周期模式。周期是1.20764μm×1.20764μm。 g:O/~L0Xb  
tPa(H;  
6.通过GRIN介质传播 g(auB/0s  
w/^_w5  
^W(ue]j}o  
LF`]=.Q  
 通过折射率调制层传播的传播模型： <ne?;P1L  
- 薄元近似 ,SPgop'  
- 分步光束传播方法。 *s#6e}  
 对于这个案例，薄元近似足够准确。 4X",:B}  
 在传播面板上选择传播方法，并且编辑传播设置。 ZbiC=uh  
 场采样必须设置为手动模式并且采样距离为4.5μm（半像素尺寸）。 <"K2t Tg.  
]cv/dY#  
7.模拟结果 pTaC$Ne  
dDSb1TM  
Yecdw'BW?  
8.结论 5t-d+vB  
QW'*^^  
 VirtualLab Fusion支持设计GRIN衍射光学元件和全息图。 C?k\5AzT  
 优化的GRIN元件可以生成任意的二维强度分布。 W[k rq_c-  
 可以模拟通过x/y平面上任意调制的介质中的光传播。