[技术]设计和分析GRIN扩散器（完整） [复制链接]

1.模拟任务 lt(,/  
r;S%BFMJS  
 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。 -4X,x  
 设计包括两个步骤： 3,iL#_+t  
- 设计相位函数来生成一个角谱Top Hat分布。 ~r@'kUXKK  
- 基于相位调制来计算对应的折射率调制。 9X=#wh,q  
 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。 )(?s=<H  
r+ v
tKb  
in B}ydk  
照明光束参数 Wx:_F;  
)w/f 'fq  
d6(qc< /!r  
波长：632.8nm ,[~Ydth  
激光光束直径（1/e2）：700um p>R F4  
)Cx8?\/c=x  
理想输出场参数 kqHh@]Z0'  
RV&2y=eb  
)\^%w9h  
直径：1° W*8D@a0 _  
分辨率：≤0.03°
}H^#}  
效率：>70% J-u,6c  
杂散光：<20% 6x -PGq  
#=
$4U!yL  
r$0=b -  
2.设计相位函数 }KZ/>Z;^  
i*2z7MY  
PQf FpmG  
EiT raWV"O  
 相位的设计请参考会话编辑器 2|Tt3/Rn  
 Sc563_GRIN_Diffuser_1.seditor和优化文档Sc563_GRIN_Diffuser_2.dp。 R%}k52`  
 设计没有离散相位级的phase-only传输。 oNiS"\t  
o AQ92~b  
3.计算GRIN扩散器 %/'[GC'y!  
 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。 Ke,-8e#Q  
 最大折射率调制为△n=+0.05。 "~FXmKcX  
 最大层厚度如下： oWJ}]ip  
Ppx*
  
4.计算折射率调制 GWP"i77y0s  
%\-+SeC  
从IFTA优化文档中显示优化的传输 ~\iuV  
q F}5mUcZ4  
 将传输相位转变为实部，通过函数Manipulation→Field Quantity Operations→Move→Phase to Real。 _
&BnET  
([$F5 q1TR  
E}a3.6)p  
 生成正向函数，通过Manipulation→Amplitude/Real Part Manipulation→Lift Positive函数。 gc(1,hv  
4+ 4?
0R  
Xi0/Wb h\  
 乘以最大调制折射率（0.05），通过Manipulation→Operation with Constant→Multiply Constant函数。 X\$M _b>O  
6tnA
E':  
8
zpK;+  
 将数据转换成数据阵列：Manipulation→Create Numerical Data Array（参见下一张）。 "@ox=  
^?juY}rZ=|  
T!;<Fy"p  
}1$8)zH  
 数据阵列可用于存储折射率调制。 Ex*g>~e  
 选择在下一个对话框中将实部转化为一个数据阵列图。 s)To#  
 插值应该设置为Nearest Neighbor来得到一个像素化折射率调制。 Rx'7tff%I  
WMI/Y9N  
5.X/Y采样介质 3a#!^G!~  
7&sCEYEb  
 GRIN扩散器层将由双界面元件模拟。 se)I
2T{J  
 这个元件可以在平面层和任意折射率调制之间进行模拟。 +_`F@^R_  
 元件厚度对应于层厚度12.656μm。 2QBtwlQ?[  
 折射率调制由采样x/y调制介质模拟。 Gn_v}31d%  
ltD:w{PO]  
2_Pe/  
sH&8"5BT%  
 基材丙烯酸的离散数据应该从miscellaneous材料目录中加载。 Z:n33xh=<  
 折射率调制的数据阵列必须设置到介质中。 t@4vEKw?.X  
 应该选择像素化折射率调制。 n_c0=YH  
|kVxrq  
q#WqU8~Y  
 优化的GRIN介质是周期性结构。 只优化和指定一个单周期。 [PQG]"  
 介质必须切换到周期模式。周期是1.20764μm×1.20764μm。 '.^JN
@  
j+Tk|GRab  
6.通过GRIN介质传播 {O"dj;RU  
IGI2).$[  
L9AfLw5&X  
! q1Ql18n  
 通过折射率调制层传播的传播模型： cu""vtK   
- 薄元近似 S[ 2`7'XV  
- 分步光束传播方法。 |L+GM"hg  
 对于这个案例，薄元近似足够准确。 wr#+q1v  
 在传播面板上选择传播方法，并且编辑传播设置。 Z1OcGRN!  
 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）。 6zNN 8  
8[y7(Xw  
7.模拟结果 _c #P  
0\gE^=o[  
C3memimN  
8.结论 9PR&/Q F5  
$23R%8j  
 VirtualLab Fusion支持设计GRIN衍射光学元件和全息图。 ?pxx,o6l  
 优化的GRIN元件可以生成任意的二维强度分布。 as\V, {<  
 可以模拟通过x/y平面上任意调制的介质中的光传播。