[技术]设计和分析GRIN扩散器（完整） [复制链接]

1.模拟任务 #+^l3hMK  
akQb%Wq  
 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。 BbI),iP  
 设计包括两个步骤： ?[ D6|gp  
- 设计相位函数来生成一个角谱Top Hat分布。 0.#%KfQ  
- 基于相位调制来计算对应的折射率调制。 tfv@ )9  
 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。 3ep L'My$  
K,*IfHi6[  
x!onan  
照明光束参数 &<hk&B  
:0Fwaw9PH"  
)EG-
xo@X  
波长：632.8nm TSsx^h8/  
激光光束直径（1/e2）：700um [ <Q{  
vf`]  
理想输出场参数 ~5Rh7   
bL5dCQxty  
&0mhO+g
 
直径：1° .\)p3pC)  
分辨率：≤0.03° XB%`5wwd  
效率：>70% JM*rPzp  
杂散光：<20% i{PX=  
OmP(&t7  
\)PS&Y8n  
2.设计相位函数 CzT_$v_  
<pUc( tPoz  
m>b i$Y  
 ^9kdd[  
 相位的设计请参考会话编辑器 #p=Wt&2  
 Sc563_GRIN_Diffuser_1.seditor和优化文档Sc563_GRIN_Diffuser_2.dp。 GF
Rd:e  
 设计没有离散相位级的phase-only传输。 9a.[>4}  
wD[qE  
3.计算GRIN扩散器 EtB56FU\  
 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。 <JJi  
 最大折射率调制为△n=+0.05。 8\Eq(o}7  
 最大层厚度如下： L^nS%lm  
m$$98N  
4.计算折射率调制 $w<~W1\:  
W/;qMP1"-  
从IFTA优化文档中显示优化的传输 p|w;StLy  
dk2o>jI4;  
 将传输相位转变为实部，通过函数Manipulation→Field Quantity Operations→Move→Phase to Real。 o6 [i0S  
yM34GS=,J  
/XW,H0pR  
 生成正向函数，通过Manipulation→Amplitude/Real Part Manipulation→Lift Positive函数。 ;D<rGkry  
vGPaWYV  
z~a]dMs"(P  
 乘以最大调制折射率（0.05），通过Manipulation→Operation with Constant→Multiply Constant函数。 ]%%cc  
9$'Edi=6  

g:c @
  
 将数据转换成数据阵列：Manipulation→Create Numerical Data Array（参见下一张）。 3!B
3C(g  
BcoE&I?[m|  
'w7{8^Z2  
zphStiwIQ  
 数据阵列可用于存储折射率调制。 k)USLA  
 选择在下一个对话框中将实部转化为一个数据阵列图。 cl-i6[F  
 插值应该设置为Nearest Neighbor来得到一个像素化折射率调制。 S[M\com'  
Jh:-<xy)  
5.X/Y采样介质 5*>3(U  
H\!u5o&}`  
 GRIN扩散器层将由双界面元件模拟。 dUJNr_  
 这个元件可以在平面层和任意折射率调制之间进行模拟。 -/
&6}lD  
 元件厚度对应于层厚度12.656μm。 j|WaWnl=  
 折射率调制由采样x/y调制介质模拟。 9uREbip  
egi?Qg  
2=N
YBOE  
I@q>ES!1H  
 基材丙烯酸的离散数据应该从miscellaneous材料目录中加载。 Qi7^z;  
 折射率调制的数据阵列必须设置到介质中。 jW",'1h
<n  
 应该选择像素化折射率调制。 9Au+mIN  
XT_BiZ%l5O  
?-
'Q-\j  
 优化的GRIN介质是周期性结构。 只优化和指定一个单周期。 YKvFZH)  
 介质必须切换到周期模式。周期是1.20764μm×1.20764μm。 Sb[rSczS~  
7\U1K
^q  
6.通过GRIN介质传播 (A&@ <  
x{*!"a>  
TJ5{Ee GV  
|/lIasI  
 通过折射率调制层传播的传播模型： T[q-$8U  
- 薄元近似 @4B2O"z`  
- 分步光束传播方法。 {Q(6 .0R  
 对于这个案例，薄元近似足够准确。 rb\Ohv\  
 在传播面板上选择传播方法，并且编辑传播设置。 e?lqs,m@"  
 场采样必须设置为手动模式并且采样距离为4.5μm（半像素尺寸）。 /9w}[y*E  
W@$p'IBwm  
7.模拟结果 6eK^T=  
p go\(K0  
q%:Jmi>  
8.结论 |PJW
2PN  
r IK|}5  
 VirtualLab Fusion支持设计GRIN衍射光学元件和全息图。 sqZHk+<%  
 优化的GRIN元件可以生成任意的二维强度分布。 $=m17GD  
 可以模拟通过x/y平面上任意调制的介质中的光传播。