[技术]设计和分析GRIN扩散器（完整） [复制链接]

1.模拟任务 P3"R2-  
c~hH 7/v  
 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。 L"ho|v9:  
 设计包括两个步骤： v_XN).f;  
- 设计相位函数来生成一个角谱Top Hat分布。 -K/+}4i3N  
- 基于相位调制来计算对应的折射率调制。 tz):$1X_  
 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。 vzSb(  
vx9!KWy}  
# `=Zc7gf  
照明光束参数 +RJ{)Nec  
W'4/cO  
jt}Re,  
波长：632.8nm MT/jpx  
激光光束直径（1/e2）：700um \dHqCQ
  
:$D*ab^^P  
理想输出场参数 kgo#JY-4  
CE3l_[c  
8C{&i5kj\E  
直径：1° m%L!eR  
分辨率：≤0.03° hJM&rM7  
效率：>70% 5az%yS  
杂散光：<20% q=t!COS  
Gj?Zbl <  
v_zt$bf{Y  
2.设计相位函数 eC5*Q=ai,  
{
L;sF=d  
O}"oz3H  
D|OGlP  
 相位的设计请参考会话编辑器 fAJyD`]Z  
 Sc563_GRIN_Diffuser_1.seditor和优化文档Sc563_GRIN_Diffuser_2.dp。 9p8ajlYg,  
 设计没有离散相位级的phase-only传输。 N|i>|2EB  
~IZ-:?+S^  
3.计算GRIN扩散器 UIEvwQ  
 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。 oB 1Qw'J w  
 最大折射率调制为△n=+0.05。 O::FB.k  
 最大层厚度如下： LtB5;ByeQ0  
IRg2\Hq  
4.计算折射率调制 c';~bYZ  
'bx}[  
从IFTA优化文档中显示优化的传输 e]1=&:eX#d  
]\yB,  
 将传输相位转变为实部，通过函数Manipulation→Field Quantity Operations→Move→Phase to Real。 HwFg;r  
_4>DuklH,  
[h-6;.e  
 生成正向函数，通过Manipulation→Amplitude/Real Part Manipulation→Lift Positive函数。 QD.5o
S  
jnqp" Ult>  
!EIH"`>!  
 乘以最大调制折射率（0.05），通过Manipulation→Operation with Constant→Multiply Constant函数。 04U|Frc  
~k34#j:J65  
uL)MbM]  
 将数据转换成数据阵列：Manipulation→Create Numerical Data Array（参见下一张）。 bbjba36RO  
"c[>>t  
hp)>Nzdx  
D#<y pJR  
 数据阵列可用于存储折射率调制。 $+PioSq  
 选择在下一个对话框中将实部转化为一个数据阵列图。 x[t?hl=:  
 插值应该设置为Nearest Neighbor来得到一个像素化折射率调制。 '`upSJ;e  
vGyQ306  
5.X/Y采样介质 v.W!  
cPtDIc,  
 GRIN扩散器层将由双界面元件模拟。 &m5^ YN$b  
 这个元件可以在平面层和任意折射率调制之间进行模拟。 ZTTA??}Y  
 元件厚度对应于层厚度12.656μm。 (~G*'/)  
 折射率调制由采样x/y调制介质模拟。 ;d<XcpK}  
b#I,Z+0ry  
&3/`cl[+  
[g}^{ $`  
 基材丙烯酸的离散数据应该从miscellaneous材料目录中加载。 oRd{?I&NY  
 折射率调制的数据阵列必须设置到介质中。 NATi)A"TZ  
 应该选择像素化折射率调制。 r5&c!b\  
No\#N/1@P  
#4|RaI|.  
 优化的GRIN介质是周期性结构。 只优化和指定一个单周期。 !$HuH6_[  
 介质必须切换到周期模式。周期是1.20764μm×1.20764μm。 q[/g3D\G  
pXNhU88  
6.通过GRIN介质传播 w'}s'gGE  
` .`:~_OE  
m:Rx<E E  
=3,<(F5Y[  
 通过折射率调制层传播的传播模型： _$*-?*V&  
- 薄元近似 jEKa9

rt  
- 分步光束传播方法。 07^.Z[(pCt  
 对于这个案例，薄元近似足够准确。 T\wOGaCW  
 在传播面板上选择传播方法，并且编辑传播设置。 _x5-!gK  
 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）。 B#."cg4VR  
(a!E3y5,  
7.模拟结果 vasw@Uto)  
])pX)(a  
crd|r."
 
8.结论 AkjoD7.*  
&/
EZn xl  
 VirtualLab Fusion支持设计GRIN衍射光学元件和全息图。 XXwIp-'  
 优化的GRIN元件可以生成任意的二维强度分布。 f~d=1
  
 可以模拟通过x/y平面上任意调制的介质中的光传播。