[技术]设计和分析GRIN扩散器（完整） [复制链接]

1.模拟任务 /kqa|=-`q  
j HEt   
 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。 D0X!j,Kc  
 设计包括两个步骤： 6&"GTK  
- 设计相位函数来生成一个角谱Top Hat分布。 I(qFIV+HR  
- 基于相位调制来计算对应的折射率调制。 N@I=X-7nh|  
 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。 V17!~  
]9}^}U1."  
$OaxetPH  
照明光束参数
$AdBX}{  
H ;)B5C  
]}
9[ys  
波长：632.8nm O&@CT])8  
激光光束直径（1/e2）：700um m(^nG_eX  
AK&=/[U>  
理想输出场参数 UYhxgPGsj  
FlT5R*m  
)< p ~  
直径：1° C/q
!!  
分辨率：≤0.03°
tcJ
N`N  
效率：>70% m-<m[49  
杂散光：<20% pz

eCdHF  
ULzrJbP'7  
A(+%DZ  
2.设计相位函数 vywpX^KPv  
cT nC  
,hE989x<iI  
"-Wb[*U;  
 相位的设计请参考会话编辑器 C40o_1
g  
 Sc563_GRIN_Diffuser_1.seditor和优化文档Sc563_GRIN_Diffuser_2.dp。 pz]!T'  
 设计没有离散相位级的phase-only传输。 x!n8Wx  
A5L
zd  
3.计算GRIN扩散器 YRU95K[  
 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。 aAgQ^LY  
 最大折射率调制为△n=+0.05。 _P*QX  
 最大层厚度如下： yV*4|EkvW  
KY\=D 2m  
4.计算折射率调制
tNz(s)  
Y
;kiU  
从IFTA优化文档中显示优化的传输 $4BvDZDk`B  
]D,\(|  
 将传输相位转变为实部，通过函数Manipulation→Field Quantity Operations→Move→Phase to Real。 LX#gc.c  
}ldpudU  
o_03Io ~Bf  
 生成正向函数，通过Manipulation→Amplitude/Real Part Manipulation→Lift Positive函数。 }lGui>/D  
/dHIm`. Z  
)T^x
Dx  
 乘以最大调制折射率（0.05），通过Manipulation→Operation with Constant→Multiply Constant函数。 -\2hSIXj  
?/8V%PL~$  
J|`.d46  
 将数据转换成数据阵列：Manipulation→Create Numerical Data Array（参见下一张）。 Z}.ZTEB  
#\\|:`YV  
DKF '*  
%^[D+1ULb  
 数据阵列可用于存储折射率调制。
HEw&'  
 选择在下一个对话框中将实部转化为一个数据阵列图。 !@ {sM6U  
 插值应该设置为Nearest Neighbor来得到一个像素化折射率调制。 X!m lC51  
L+}<gQJ(  
5.X/Y采样介质 Zn[ppsz|  
nkf7Fq}  
 GRIN扩散器层将由双界面元件模拟。 ',/2J0_  
 这个元件可以在平面层和任意折射率调制之间进行模拟。 cZ#%tT#  
 元件厚度对应于层厚度12.656μm。 W6B"QbHYz  
 折射率调制由采样x/y调制介质模拟。 nu(7YYCM$  
rR 86D  
_<=h#lH  
I5 qrHBJ >  
 基材丙烯酸的离散数据应该从miscellaneous材料目录中加载。 
Y=5P=wE  
 折射率调制的数据阵列必须设置到介质中。 ,
e$6%R  
 应该选择像素化折射率调制。 Xt +9z  
(e0(GOqf4  
6[SIDOp*^  
 优化的GRIN介质是周期性结构。 只优化和指定一个单周期。 opMnLor  
 介质必须切换到周期模式。周期是1.20764μm×1.20764μm。
:>U+HQll  
dFyGI?  
6.通过GRIN介质传播 p}<60O"r$  
4u+0 )<  
:Qhrh(i  
X0REC%  
 通过折射率调制层传播的传播模型： XK})?LTD  
- 薄元近似 B{*{9!(l9  
- 分步光束传播方法。 *"OUwEla  
 对于这个案例，薄元近似足够准确。 n2EPx(~  
 在传播面板上选择传播方法，并且编辑传播设置。 !-%XrU8o3  
 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）。 e['<.Yf+  
jFUpf.v2  
7.模拟结果 h9/fD5  
w ?*eBLJ(G  
w)`XM  
8.结论 9bspf {  
: ]
+6l  
 VirtualLab Fusion支持设计GRIN衍射光学元件和全息图。 RB|i<`Z  
 优化的GRIN元件可以生成任意的二维强度分布。 9\c]I0)3p  
 可以模拟通过x/y平面上任意调制的介质中的光传播。