[技术]设计和分析GRIN扩散器（完整） [复制链接]

1.模拟任务 H3\4&q  
Wi7!J[ B  
 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。 VBnD:w"z  
 设计包括两个步骤： p}H:t24Cr5  
- 设计相位函数来生成一个角谱Top Hat分布。 WzG]9$v &  
- 基于相位调制来计算对应的折射率调制。 a,mG5bQ!  
 设计相位函数是基于案例DO.002。在开始设计一个梯度折射率扩散器之前，我们迫切地推荐您先阅读这个案例。 ;e Iqxe>  
Q+@/.qJ  
hWc`4xdl  
照明光束参数 .)=T1^[hI  
NZT2ni4  
>=Bl/0YH  
波长：632.8nm [bM$n m  
激光光束直径（1/e2）：700um eb1WTK@  
X!H[/b:
1O  
理想输出场参数 Q1f)uwh  
%G6Q+LMwm  
s/Ne,v  
直径：1° TwPpZ
@  
分辨率：≤0.03° 7`eg;s^
 
效率：>70% ,~8&0p  
杂散光：<20% 6sceymq  
W5i{W'  
~dc o  
2.设计相位函数 pQ~Y7  
+vf~s^  
7x>\/l(  
Q9T/@FX  
 相位的设计请参考会话编辑器 U$,-F**  
 Sc563_GRIN_Diffuser_1.seditor和优化文档Sc563_GRIN_Diffuser_2.dp。 &<nj~BL  
 设计没有离散相位级的phase-only传输。 PmjN!/  
ycD.X"  
3.计算GRIN扩散器 ^*?mb)  
 GRIN扩散器应该包含一个1mm厚度石英玻璃作为基板，和一个折射率调制的丙烯酸薄层。 lZ,w#sqbY  
 最大折射率调制为△n=+0.05。 <Wrn/%tL  
 最大层厚度如下： =Jyi9VN=&  
IKo,P$ PE  
4.计算折射率调制 ]?p 9)d=%<  
uuaoBf  
从IFTA优化文档中显示优化的传输 ,I|3.4z  
]mzghH:E  
 将传输相位转变为实部，通过函数Manipulation→Field Quantity Operations→Move→Phase to Real。 6(pa2  
t[e`wj+qz  
m!Y4+KTwD`  
 生成正向函数，通过Manipulation→Amplitude/Real Part Manipulation→Lift Positive函数。 C>NLZM
T  
x*'2%3C~  
Mi^/`1  
 乘以最大调制折射率（0.05），通过Manipulation→Operation with Constant→Multiply Constant函数。 wXR7Ifrv  
uKA-<nM._c  
M4H~]Ftn  
 将数据转换成数据阵列：Manipulation→Create Numerical Data Array（参见下一张）。 S =5br  
7&`Yl[G  
 E\5Cf2Ox  
_^ZBSx09)  
 数据阵列可用于存储折射率调制。 ,gO(zI-1  
 选择在下一个对话框中将实部转化为一个数据阵列图。 TI5<' U)  
 插值应该设置为Nearest Neighbor来得到一个像素化折射率调制。 F[q)ME+`)  
YMG~k3Yb  
5.X/Y采样介质 e6`g[Ap  
E!EENg  
 GRIN扩散器层将由双界面元件模拟。 S^Mx=KJ
G  
 这个元件可以在平面层和任意折射率调制之间进行模拟。 f]4j7K!e]  
 元件厚度对应于层厚度12.656μm。 V=d~}PJ>  
 折射率调制由采样x/y调制介质模拟。 `RlMfd  
aG&t gD{  
rtxG-a56Q  
'w"hG$".  
 基材丙烯酸的离散数据应该从miscellaneous材料目录中加载。 @1vpkB~ w  
 折射率调制的数据阵列必须设置到介质中。 4k_y;$4WN  
 应该选择像素化折射率调制。 he!Uq%e  
ooA%/  
P. Kfoos  
 优化的GRIN介质是周期性结构。 只优化和指定一个单周期。 yedEI[_4  
 介质必须切换到周期模式。周期是1.20764μm×1.20764μm。 A.+Qa  
WSxE/C|[  
6.通过GRIN介质传播 dy.U;  
_aP2gH  
45 B |U  
eWGaGRem  
 通过折射率调制层传播的传播模型： 3D-VePM=`  
- 薄元近似 X
Xg~eu?  
- 分步光束传播方法。 fB=j51Lw  
 对于这个案例，薄元近似足够准确。 M@]@1Q.p  
 在传播面板上选择传播方法，并且编辑传播设置。 bLsN?_jy  
 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）。 cGM?r}zJ  
">FuCvQ  
7.模拟结果 nN%Zed2O@6  
/?%1;s:'  
exxH0^  
8.结论 =))VxuoN  
je;|zfe]  
 VirtualLab Fusion支持设计GRIN衍射光学元件和全息图。 G'T:l("l  
 优化的GRIN元件可以生成任意的二维强度分布。 Z,I0<ecaD  
 可以模拟通过x/y平面上任意调制的介质中的光传播。