[技术]设计和分析GRIN扩散器（完整） [复制链接]

1.模拟任务 8`90a\t'Z  
iqN?'8  
 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。 Nx E=^ v  
 设计包括两个步骤： "98j-L=F+  
- 设计相位函数来生成一个角谱Top Hat分布。 ^uPg71r:  
- 基于相位调制来计算对应的折射率调制。 OGG9f??  
 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。 kdhwnO  
vI,T1%llu  
@Qp#Tg<'  
照明光束参数 aP"
!}*  
Jje!*?&8X  
%36@1l-N  
波长：632.8nm 8xkLfN|N=  
激光光束直径（1/e2）：700um O%px>rdkY  
432]yhQ  
理想输出场参数 Ka<J* k3  
O{Z${TC[  
SDVnyT  
直径：1° 0s RcA-9  
分辨率：≤0.03° 8# x7q>?  
效率：>70% L^bX[.uZw  
杂散光：<20% rj4R/{h  
)lq+Gv[%F  
(A "yE4rYK  
2.设计相位函数 \)ZC
B7|  
77ztDQDtM  
MV07RjeS  
KKWvV4u  
 相位的设计请参考会话编辑器 IFhS(3YK[  
 Sc563_GRIN_Diffuser_1.seditor和优化文档Sc563_GRIN_Diffuser_2.dp。 aM(x--UR=  
 设计没有离散相位级的phase-only传输。 Kx?8HA[5  
z\woTL6D]  
3.计算GRIN扩散器 &y(%d 7@/  
 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。 Ba**S8{/`  
 最大折射率调制为△n=+0.05。 2gR*]?C*  
 最大层厚度如下： H8 xhE~'t  
Z[eWey_  
4.计算折射率调制 Xg*](>/\,  
jx2{kK  
从IFTA优化文档中显示优化的传输 cv7:5P  
E>`|?DE@  
 将传输相位转变为实部，通过函数Manipulation→Field Quantity Operations→Move→Phase to Real。 gYe6(l7m  
sRqecG(n  
g(,^';j  
 生成正向函数，通过Manipulation→Amplitude/Real Part Manipulation→Lift Positive函数。 @PctBS<s  
vo%"(!  
bvZ:5M  
 乘以最大调制折射率（0.05），通过Manipulation→Operation with Constant→Multiply Constant函数。 %$i}[U  
`*D"=5G+  
=G"ney2  
 将数据转换成数据阵列：Manipulation→Create Numerical Data Array（参见下一张）。 .t/@d(R  
)4m`Ya,E3  
6CSoQ|c{  
4I&Mdt<^D  
 数据阵列可用于存储折射率调制。 5pK _-:?  
 选择在下一个对话框中将实部转化为一个数据阵列图。 n9n)eI)R  
 插值应该设置为Nearest Neighbor来得到一个像素化折射率调制。 A7|L|+ ?  
z,4 D'F&  
5.X/Y采样介质 sx}S,aIU  

wm_rU]  
 GRIN扩散器层将由双界面元件模拟。 -3guuT3x\  
 这个元件可以在平面层和任意折射率调制之间进行模拟。 +C[g>c}d  
 元件厚度对应于层厚度12.656μm。 c
*(^:#"9  
 折射率调制由采样x/y调制介质模拟。 k%Vprc  
lW|v_oP9  
T[#q0bv  
-4zV yW S<  
 基材丙烯酸的离散数据应该从miscellaneous材料目录中加载。 e<[ ] W4"A  
 折射率调制的数据阵列必须设置到介质中。 K[LuvS  
 应该选择像素化折射率调制。 h9#)Eo  
VCJOWUEO1  
$mh\`  
 优化的GRIN介质是周期性结构。 只优化和指定一个单周期。 ~QDM .5  
 介质必须切换到周期模式。周期是1.20764μm×1.20764μm。 P;mp)1C  
i^V(LGQF  
6.通过GRIN介质传播 #sDb611}#  
py+\e"s  
:7mHPe}(  
w( _42)v]g  
 通过折射率调制层传播的传播模型： Jazgn5  
- 薄元近似 )%3T1 D/  
- 分步光束传播方法。 :9Jy/7/  
 对于这个案例，薄元近似足够准确。 {]Hv*{ ]  
 在传播面板上选择传播方法，并且编辑传播设置。 m}\QGtJ6  
 场采样必须设置为手动模式并且采样距离为4.5μm（半像素尺寸）。 3?@6QcHl{  
eZN"t~\rX  
7.模拟结果 7GWOJ^)  
D79:L:  
L+(ng  
8.结论 x5mg<y2`Ng  
6a9$VGInU  
 VirtualLab Fusion支持设计GRIN衍射光学元件和全息图。 M +r!63T  
 优化的GRIN元件可以生成任意的二维强度分布。 u+KZ. n/  
 可以模拟通过x/y平面上任意调制的介质中的光传播。