[技术]设计和分析GRIN扩散器（完整） [复制链接]

1.模拟任务 -@G,Ry-\t  
@6z]Xb
 
 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。 A{KF<Omu  
 设计包括两个步骤： [<A|\d'x  
- 设计相位函数来生成一个角谱Top Hat分布。 Z'4oE )  
- 基于相位调制来计算对应的折射率调制。 =MokbK2  
 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。 ycSC'R
 
~"#[<d  
}E](NvCq  
照明光束参数 %Ig3udcY?  
C.q4rr  
HD{2nZT  
波长：632.8nm {G4{4D }  
激光光束直径（1/e2）：700um 4ai|*8.  
4ROuy+Ms'  
理想输出场参数 -jQ
Mh  
:PF6xL&  
' lMPI@C6r  
直径：1° f"g-Hbl5  
分辨率：≤0.03° ,5HC&@  
效率：>70% u:s[6T0  
杂散光：<20% d{G*1l(X  
I<^&~==  
0}iND$6@a  
2.设计相位函数 KO5! (vi@  
gj-MkeI)  
S{F'k;x/5  
[BzwQ 4  
 相位的设计请参考会话编辑器 byetbt(IF  
 Sc563_GRIN_Diffuser_1.seditor和优化文档Sc563_GRIN_Diffuser_2.dp。 )r.4`5Rc  
 设计没有离散相位级的phase-only传输。 Ht=h9}x"
g  
G [$u`mxV^  
3.计算GRIN扩散器 k86j& .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。 tunjV1 ,]  
 最大折射率调制为△n=+0.05。 4<Q^/-W  
 最大层厚度如下： brt1Kvu8(  
2qxede  
4.计算折射率调制 AI\|8[kf0  
bAZx*qE=  
从IFTA优化文档中显示优化的传输 nN$aZSb`  
2u?k;"]V  
 将传输相位转变为实部，通过函数Manipulation→Field Quantity Operations→Move→Phase to Real。 97SOa.@  
ym.:I@b?6  
(,!G$~Sy  
 生成正向函数，通过Manipulation→Amplitude/Real Part Manipulation→Lift Positive函数。 #Qnl,lf  
Y$&+2w,)H,  
"-aCF  
 乘以最大调制折射率（0.05），通过Manipulation→Operation with Constant→Multiply Constant函数。 65||]
l  
N#zh$0!8bJ  
GFppcL@a  
 将数据转换成数据阵列：Manipulation→Create Numerical Data Array（参见下一张）。 o+I'nFtnI  
"0]s|ys6<  
=#|K-X0d=  
a1yGgT a?D  
 数据阵列可用于存储折射率调制。 .`Rju|l  
 选择在下一个对话框中将实部转化为一个数据阵列图。 P!K;`4Ika  
 插值应该设置为Nearest Neighbor来得到一个像素化折射率调制。 %1^E;n  
tEE4"OAy  
5.X/Y采样介质 4%9 +="  
l6#m
s!e  
 GRIN扩散器层将由双界面元件模拟。 
2GC{+*  
 这个元件可以在平面层和任意折射率调制之间进行模拟。 7t~12m8x  
 元件厚度对应于层厚度12.656μm。 QkU6eE
<M*  
 折射率调制由采样x/y调制介质模拟。 E[2>je  
%kSpMj|  
^I]A@YNni  
[)S&PK  
 基材丙烯酸的离散数据应该从miscellaneous材料目录中加载。 k1HVvMD<  
 折射率调制的数据阵列必须设置到介质中。 ,J)wn;@  
 应该选择像素化折射率调制。 |\k,qVQ  
lbUUf}   
cH>3|B*y  
 优化的GRIN介质是周期性结构。 只优化和指定一个单周期。 N~t4qlC/  
 介质必须切换到周期模式。周期是1.20764μm×1.20764μm。 H". [&VP5Z  
B9i<="=p  
6.通过GRIN介质传播 CP"   
LL"c 9jb4z  
X8Y)5
,`s  
*j"u~ NF  
 通过折射率调制层传播的传播模型： |];f?1  
- 薄元近似 iz@LS  
- 分步光束传播方法。 `_Fxb@"R  
 对于这个案例，薄元近似足够准确。 D,sb{N  
 在传播面板上选择传播方法，并且编辑传播设置。 #$;i 4a  
 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）。 3L1MMUACL  
-jdhdh  
7.模拟结果 tX@G`Mr(  
5eJMu=UpR  
ilr'<5rq  
8.结论 i}E&mv'  
b"7L ;J5|  
 VirtualLab Fusion支持设计GRIN衍射光学元件和全息图。 cypb6Q_  
 优化的GRIN元件可以生成任意的二维强度分布。 Wt 1]9{$  
 可以模拟通过x/y平面上任意调制的介质中的光传播。