[技术]设计和分析GRIN扩散器（完整） [复制链接]

1.模拟任务 Bg*Oj)NM  
r(IQ)\GR  
 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。 fYR*B0tu  
 设计包括两个步骤： A7|!&fi  
- 设计相位函数来生成一个角谱Top Hat分布。 p*8LS7UT  
- 基于相位调制来计算对应的折射率调制。 Lmx95[#@a  
 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。 y8uB>z+#+;  
T<"Hh.h  
y1!c:&  
照明光束参数 +^ n\?!  
]VY}VALZ  
v_PhJKE  
波长：632.8nm jemg#GB8  
激光光束直径（1/e2）：700um Q"KD O-t  
:[oFe/1K!4  
理想输出场参数 ]?p&sI4  
NWuS/Ur`9  
 g-MaP  
直径：1° G/Nb@pAy[  
分辨率：≤0.03° -
ckk2D?  
效率：>70% y,i:BQJ<  
杂散光：<20% 445}Yw5;9  
FWv-_  
 &y/  
2.设计相位函数 8r7~ >p~  
^~k2(DLk  
P)Vm4u 1  
KPIc?|o/6  
 相位的设计请参考会话编辑器 7RQ.oee  
 Sc563_GRIN_Diffuser_1.seditor和优化文档Sc563_GRIN_Diffuser_2.dp。 vkWh2z  
 设计没有离散相位级的phase-only传输。 ?'_E$  
?+)O4?#  
3.计算GRIN扩散器 p}%T`e=Z9  
 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。 :gMcl"t--  
 最大折射率调制为△n=+0.05。 s+;J`_M  
 最大层厚度如下： ]p/f@j?LU  
h0ufl.N_%  
4.计算折射率调制 =Jd('r  
s*.CJ  
从IFTA优化文档中显示优化的传输 c`94a SnV  
E Z95)pk  
 将传输相位转变为实部，通过函数Manipulation→Field Quantity Operations→Move→Phase to Real。 m?I$XAE  
x}t,v
.:  
&L[7jA'[J  
 生成正向函数，通过Manipulation→Amplitude/Real Part Manipulation→Lift Positive函数。 s*<\mwB  
5|>FM&  
(he cvJ  
 乘以最大调制折射率（0.05），通过Manipulation→Operation with Constant→Multiply Constant函数。 ;Ll/rJ:*  
Nf(Np1?;c  
dGf:0xE"  
 将数据转换成数据阵列：Manipulation→Create Numerical Data Array（参见下一张）。 WVUa:_5{  
Y;ytm #=  
,;LxFS5\  
GMqeC  
 数据阵列可用于存储折射率调制。 MYgh^%w:  
 选择在下一个对话框中将实部转化为一个数据阵列图。 f$Fa*O-  
 插值应该设置为Nearest Neighbor来得到一个像素化折射率调制。 ;fL
YO6  
i`-,=RJ  
5.X/Y采样介质 7'g'qUW+~  
G9y 0;br  
 GRIN扩散器层将由双界面元件模拟。 d7 )&Z:  
 这个元件可以在平面层和任意折射率调制之间进行模拟。 %$K2$dq5  
 元件厚度对应于层厚度12.656μm。 'r;C(Gh6  
 折射率调制由采样x/y调制介质模拟。 OU&esw
W  
acd8?>%[  
egcJ@Of  
Ml`tDt|;  
 基材丙烯酸的离散数据应该从miscellaneous材料目录中加载。 jiS|ara"  
 折射率调制的数据阵列必须设置到介质中。 ]B'Ac%Rx  
 应该选择像素化折射率调制。 NV 6kj=r  
6[g~p< 8n}  
5ve4u  
 优化的GRIN介质是周期性结构。 只优化和指定一个单周期。 6(1xU\x  
 介质必须切换到周期模式。周期是1.20764μm×1.20764μm。 f>$Ld1  
[C)JI;\  
6.通过GRIN介质传播 ^B[%|{cO  
u2=gG.  
@]$qJFXx  
g wM~W  
 通过折射率调制层传播的传播模型： ?M'_L']N[  
- 薄元近似 Q"
UWh~  
- 分步光束传播方法。 So &c\Ff  
 对于这个案例，薄元近似足够准确。 Ul@Jg    
 在传播面板上选择传播方法，并且编辑传播设置。
d4@\5<  
 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）。 L`E^BuP/  
,0ZkE}<=w  
7.模拟结果 TNYd_:j  
&^WJ:BvA|^  
|)'gQvDM  
8.结论 @Y2"=QVt  
n^OWz4  
 VirtualLab Fusion支持设计GRIN衍射光学元件和全息图。 uM3F[p%V^  
 优化的GRIN元件可以生成任意的二维强度分布。 1o5DQ'~n  
 可以模拟通过x/y平面上任意调制的介质中的光传播。