[技术]设计和分析GRIN扩散器（完整） [复制链接]

1.模拟任务 j. @CB`  
3WOm`<  
 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。 v-(Ry<fT9  
 设计包括两个步骤： +#|| w9p  
- 设计相位函数来生成一个角谱Top Hat分布。 q%G"P*g$(  
- 基于相位调制来计算对应的折射率调制。 QYm]&;EI  
 设计相位函数是基于案例DO.002。在开始设计一个梯度折射率扩散器之前，我们迫切地推荐您先阅读这个案例。 /(iq^  
h
KG)* Q  
M_<? <>|  
照明光束参数 PRR]DEz  
\`FpBE_e)  
!$q *~F"S  
波长：632.8nm 2X:OS/  
激光光束直径（1/e2）：700um )SX2%&N  
\yQs[l%J  
理想输出场参数 K2'Il[  
EAPLe{qw:q  
+,"O#`sy<  
直径：1° !x%$xC^Iz  
分辨率：≤0.03° ws^ 7J/8  
效率：>70% X&s@S5=r]  
杂散光：<20% !Zr 9
t|_  
JO|%Vpco  
/h.hFM/  
2.设计相位函数 ~>j5z&:&  
1FkS$ j8:  
~
d9R:t1  
M,uQ8SZA[  
 相位的设计请参考会话编辑器 K!L0|WH%!  
 Sc563_GRIN_Diffuser_1.seditor和优化文档Sc563_GRIN_Diffuser_2.dp。 | Ns-l (l  
 设计没有离散相位级的phase-only传输。 5{`a\;*  
nm8XHk]
  
3.计算GRIN扩散器 `$fKS24u  
 GRIN扩散器应该包含一个1mm厚度石英玻璃作为基板，和一个折射率调制的丙烯酸薄层。 PP]Z~ne0X  
 最大折射率调制为△n=+0.05。 [
EdX6  
 最大层厚度如下： j'2:z#  
pGwBhZnb>  
4.计算折射率调制 vXq2="+  
j9voeV|7  
从IFTA优化文档中显示优化的传输 vv 
F:  
!4?QR  
 将传输相位转变为实部，通过函数Manipulation→Field Quantity Operations→Move→Phase to Real。 B1u.aa$  
>j%4U*  
ees^
j4  
 生成正向函数，通过Manipulation→Amplitude/Real Part Manipulation→Lift Positive函数。 $,s"c(pv[,  
{Rd){ky@  
q'% cVM  
 乘以最大调制折射率（0.05），通过Manipulation→Operation with Constant→Multiply Constant函数。 #9's
^}i  
ZcP/rT3{^  
}$5e!t_K  
 将数据转换成数据阵列：Manipulation→Create Numerical Data Array（参见下一张）。 U?WS\Jji3!  
zfm-vU  
hFLLg|@  
Ig.9:v`  
 数据阵列可用于存储折射率调制。 f@)GiLC'"  
 选择在下一个对话框中将实部转化为一个数据阵列图。 (mR;MC  
 插值应该设置为Nearest Neighbor来得到一个像素化折射率调制。 $-J=UT2m  
K:<0!C!  
5.X/Y采样介质 V1d{E 0lM  
5nQxVwY  
 GRIN扩散器层将由双界面元件模拟。 #P^cR_|\  
 这个元件可以在平面层和任意折射率调制之间进行模拟。 FN>ns,  
 元件厚度对应于层厚度12.656μm。 H
OY@<'  
 折射率调制由采样x/y调制介质模拟。 W "}Cfv  
LQr+)wI  
(Y[q2b  
DV6B_A{kI  
 基材丙烯酸的离散数据应该从miscellaneous材料目录中加载。 xnp5XhU  
 折射率调制的数据阵列必须设置到介质中。 yE3l%<;q  
 应该选择像素化折射率调制。 v"~0 3-SX  
#[<XNs!"  
xDtJ&6uFw  
 优化的GRIN介质是周期性结构。 只优化和指定一个单周期。 HUuZ7jJwf  
 介质必须切换到周期模式。周期是1.20764μm×1.20764μm。 v;_k*y[VV$  
BT3X7Cx  
6.通过GRIN介质传播 |PY*"Ul  
:tTP3t5  
=]Vrl-a`^  
'(.vB~m7*+  
 通过折射率调制层传播的传播模型： Dau'VtzN  
- 薄元近似 uJg|  
- 分步光束传播方法。 -Y:^<C^^&8  
 对于这个案例，薄元近似足够准确。 q>^x,:L  
 在传播面板上选择传播方法，并且编辑传播设置。 4Ww.CkRG  
 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）。 ndB [f  
FKVf_Ncf%
 
7.模拟结果 4^>FN"Ve`B  
hp<NVST  
&.4m(ZX  
8.结论 F2bAo6~R  
'UN 'gXny  
 VirtualLab Fusion支持设计GRIN衍射光学元件和全息图。 HZ8k%X}1  
 优化的GRIN元件可以生成任意的二维强度分布。 6Y 4I $[  
 可以模拟通过x/y平面上任意调制的介质中的光传播。