[技术]设计和分析GRIN扩散器（完整） [复制链接]

1.模拟任务 r*Xuj=  
SAz   
 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。 W9)&!&<
o  
 设计包括两个步骤： i9$ Av  
- 设计相位函数来生成一个角谱Top Hat分布。
f 1d?.)  
- 基于相位调制来计算对应的折射率调制。 gFh*eCo   
 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。 3a|\dav%  
Ep}s}Stlr}  
#/]nxW.S  
照明光束参数 {b{s<@?  
s@C}P  
`{Ul!  
波长：632.8nm -HuA \0J  
激光光束直径（1/e2）：700um \DzGQ{`~
m  
<QvOs@i*  
理想输出场参数 P*o9a  
@@%ataUSBT  
$J2Gf(RU  
直径：1° 0aAoV0fMDz  
分辨率：≤0.03° =T_g}
pu  
效率：>70% Yw9GN2AG  
杂散光：<20% Ls%MGs9PI  
[!z,lY>  
j@9T.P1  
2.设计相位函数 n|;Im&,  
_j3fAr(V  
*2?@ |<(r  
Yz bXuJ4  
 相位的设计请参考会话编辑器 :-'qC8C  
 Sc563_GRIN_Diffuser_1.seditor和优化文档Sc563_GRIN_Diffuser_2.dp。 7 3m1  
 设计没有离散相位级的phase-only传输。 ceV}WN19l  
#`IN`m|  
3.计算GRIN扩散器 =Uh$&m  
 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。 Jb(H %NJ  
 最大折射率调制为△n=+0.05。 #S(Hd?34,  
 最大层厚度如下： KSvE~h[#+  
7Wno':w8  
4.计算折射率调制 3Y &d=  
+0~YP*I`/  
从IFTA优化文档中显示优化的传输 :>*7=q=  
/ +\9S  
 将传输相位转变为实部，通过函数Manipulation→Field Quantity Operations→Move→Phase to Real。 /NlGFO*Z  
/\Ef%@  
xUvs:  
 生成正向函数，通过Manipulation→Amplitude/Real Part Manipulation→Lift Positive函数。 e!Hhs/&!T  
IU[ [H#  
i$@:@&(~Y  
 乘以最大调制折射率（0.05），通过Manipulation→Operation with Constant→Multiply Constant函数。 G#CXs:1pd+  
NgwbQ7)  
VnzZTGs  
 将数据转换成数据阵列：Manipulation→Create Numerical Data Array（参见下一张）。 9FvFhY  
'7/)Ot(  
$Y;RKe9  
;,TFr}p`
 
 数据阵列可用于存储折射率调制。 "zc l|@  
 选择在下一个对话框中将实部转化为一个数据阵列图。 aYeR{Y]  
 插值应该设置为Nearest Neighbor来得到一个像素化折射率调制。 GmG5[?)  
nu^436MSOa  
5.X/Y采样介质 )7d&NE_  
ebq4g387X  
 GRIN扩散器层将由双界面元件模拟。 Mhu*[a=;x  
 这个元件可以在平面层和任意折射率调制之间进行模拟。 ,bd_:  
 元件厚度对应于层厚度12.656μm。 N;d] 14|  
 折射率调制由采样x/y调制介质模拟。 (mOtU8e  
~dSr5LUD  
; KA~Z5x;  
&L:!VL{I  
 基材丙烯酸的离散数据应该从miscellaneous材料目录中加载。 h 0|s  
 折射率调制的数据阵列必须设置到介质中。 )1z@
  
 应该选择像素化折射率调制。
q| 7(  
LscGTs,  
S@Y39  
 优化的GRIN介质是周期性结构。 只优化和指定一个单周期。 W/ \g~=vo  
 介质必须切换到周期模式。周期是1.20764μm×1.20764μm。 0%B/,/PxD  
9^x> 3Bo  
6.通过GRIN介质传播 :DNjhZ  
vIvIfE  
)_:NLo:  
;|RTx  
 通过折射率调制层传播的传播模型： H+#FSdy#  
- 薄元近似 NRuNKl.v  
- 分步光束传播方法。 8(De^H lO  
 对于这个案例，薄元近似足够准确。 jCY%|  
 在传播面板上选择传播方法，并且编辑传播设置。 z{543~Og59  
 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）。 Pfhmo $  
DH=hH&[e(d  
7.模拟结果 Zfw,7am/  
vI?, 47Hj+  
@CoIaUVP  
8.结论 V+\Wb[zDJ  
TvM~y\s  
 VirtualLab Fusion支持设计GRIN衍射光学元件和全息图。 "tZe>>I  
 优化的GRIN元件可以生成任意的二维强度分布。 m'U0'}Ld};  
 可以模拟通过x/y平面上任意调制的介质中的光传播。