[技术]设计和分析GRIN扩散器（完整） [复制链接]

1.模拟任务 yl<=_Q  
z:n JN%Qb  
 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。 nP=/XiCj  
 设计包括两个步骤： 7Aw <:  
- 设计相位函数来生成一个角谱Top Hat分布。 Nf~B 1vkp  
- 基于相位调制来计算对应的折射率调制。 &=8ZGjR< }  
 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。 <!u(_Bxw/  
o
OQan  
hHt.No  
照明光束参数 hO3C _}  
6yaWxpW  
)sEAPIka  
波长：632.8nm y9:o];/  
激光光束直径（1/e2）：700um d{^K8T3  
I#yd/d5^  
理想输出场参数 [o'}R`5)  
or`"{wop  
]sI{+$~:c  
直径：1° wRWKem=  
分辨率：≤0.03°  `Q^Vm3h  
效率：>70% .|ZnU]~T  
杂散光：<20% ,"5p=JX`  
Z}O0DfT;  
Io;26F""  
2.设计相位函数 Z=?qf$.}  
!hPe*pPVV)  
qmpU{fs  
a'@?c_y;$  
 相位的设计请参考会话编辑器 7"_gX  
 Sc563_GRIN_Diffuser_1.seditor和优化文档Sc563_GRIN_Diffuser_2.dp。 6dCqS  
 设计没有离散相位级的phase-only传输。 6? (8KsaN  
`^E(P1oJ3  
3.计算GRIN扩散器 ]_)=xF19  
 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。 ?@_,_gTQ  
 最大折射率调制为△n=+0.05。 iQaFR@  
 最大层厚度如下： X?"Ro`S  
r(=3yd/G$  
4.计算折射率调制 "Zicac@N  
|}roR{gc|  
从IFTA优化文档中显示优化的传输 

)2,\Y  
t#J #DyY5  
 将传输相位转变为实部，通过函数Manipulation→Field Quantity Operations→Move→Phase to Real。 [2
6([H  
t#g6rh&  

}oTac
 
 生成正向函数，通过Manipulation→Amplitude/Real Part Manipulation→Lift Positive函数。 ">RDa<H]  
)@YrHS4  
D#9W [6  
 乘以最大调制折射率（0.05），通过Manipulation→Operation with Constant→Multiply Constant函数。 0g(hY:  
4a~9?}V:  
QPa&kl  
 将数据转换成数据阵列：Manipulation→Create Numerical Data Array（参见下一张）。 7" cgj#  
<<![3&p#  
g'b)]Q  
2?7a\s  
 数据阵列可用于存储折射率调制。 ex2*oqAdX  
 选择在下一个对话框中将实部转化为一个数据阵列图。 T%F8=kb-9  
 插值应该设置为Nearest Neighbor来得到一个像素化折射率调制。 J_mpI.^Bsf  
9X{aU)"omQ  
5.X/Y采样介质 J`3pXc$.  
'x10\Q65[  
 GRIN扩散器层将由双界面元件模拟。 7"y"%+*/  
 这个元件可以在平面层和任意折射率调制之间进行模拟。 ,G
,T&W  
 元件厚度对应于层厚度12.656μm。 f;%4
O'  
 折射率调制由采样x/y调制介质模拟。 i_&&7.  
uEuK1f`  
*%cI,}%   
ji2if.t@  
 基材丙烯酸的离散数据应该从miscellaneous材料目录中加载。 [XQoag;!  
 折射率调制的数据阵列必须设置到介质中。 ;z7iUke0%  
 应该选择像素化折射率调制。 vexQP}N0  
D058=}^HE  
S*CRVs  
 优化的GRIN介质是周期性结构。 只优化和指定一个单周期。 EY!aiH6P  
 介质必须切换到周期模式。周期是1.20764μm×1.20764μm。 Oox5${#^  
d=wzN3 ;-  
6.通过GRIN介质传播 g;bkVq  
\Jv6Igu  
=RUKN38  
i@_|18F]`  
 通过折射率调制层传播的传播模型： g!%csf  
- 薄元近似 Ph.$]yQCc]  
- 分步光束传播方法。  PxK  
 对于这个案例，薄元近似足够准确。 7z6yn=B  
 在传播面板上选择传播方法，并且编辑传播设置。 +Mv0X%(N  
 场采样必须设置为手动模式并且采样距离为4.5μm（半像素尺寸）。 n|L.dBAs]  
f.'o4HSj  
7.模拟结果 2Sb~tTGz79  
G#CWl),=  
W?/7PVGv5h  
8.结论 ]]%CO$`T[  
|)IN20  
 VirtualLab Fusion支持设计GRIN衍射光学元件和全息图。 )r1Z}X(#d  
 优化的GRIN元件可以生成任意的二维强度分布。 ^ tm,gh  
 可以模拟通过x/y平面上任意调制的介质中的光传播。