[技术]设计和分析GRIN扩散器（完整） [复制链接]

1.模拟任务 BoPJ;6?>}  
5> =Ia@I   
 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。 JA^Y:@<{/  
 设计包括两个步骤： K#'{Ko  
- 设计相位函数来生成一个角谱Top Hat分布。 1V2"s
E  
- 基于相位调制来计算对应的折射率调制。 [+4--#&{  
 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。 %%k`+nK~  
$5#+;A'Q+  
z8n]6FDiE  
照明光束参数 n/-d56  
_#6ekl|%  
AP_2.V=Sn  
波长：632.8nm !3#*hL1fy  
激光光束直径（1/e2）：700um HESORa;  
A{b?ZT~2]  
理想输出场参数 Z,m;eCLG]  
9DP6g<>B  
MUU9IMFJ  
直径：1° o w<.Dh  
分辨率：≤0.03° y9L:2f\
 
效率：>70% 5//.q;z  
杂散光：<20% Jd>"g9  
IT_Fs|$  
!mLYW  
2.设计相位函数 -hIDL'5u-I  
RwC1C(ZP  
O0i[GCtP5  
@4N@cM0   
 相位的设计请参考会话编辑器 > %U
  
 Sc563_GRIN_Diffuser_1.seditor和优化文档Sc563_GRIN_Diffuser_2.dp。 [LJ1wBMw  
 设计没有离散相位级的phase-only传输。  #{8n<sE  
,!?&LdPt>  
3.计算GRIN扩散器 0oFRcU  
 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。 Gmi$Nl!~  
 最大折射率调制为△n=+0.05。 CYZx/r
<  
 最大层厚度如下： {b^JH2,  
A9[ELD>p  
4.计算折射率调制 p Rn vd|  
4EiEE{9V  
从IFTA优化文档中显示优化的传输 lxpi  
k%?
fy  
 将传输相位转变为实部，通过函数Manipulation→Field Quantity Operations→Move→Phase to Real。 H *gF>1  
)r#^{{6[v  
h<50jnH!  
 生成正向函数，通过Manipulation→Amplitude/Real Part Manipulation→Lift Positive函数。 g pN{1  
BiQ7r=Dd.  
(dxkDS-G  
 乘以最大调制折射率（0.05），通过Manipulation→Operation with Constant→Multiply Constant函数。 , wT$L3  
~7tG%{t%  
|.x |BJ  
 将数据转换成数据阵列：Manipulation→Create Numerical Data Array（参见下一张）。 :66xrw  
G(-1"7  
M4rOnIJ  
QQ4  &,d  
 数据阵列可用于存储折射率调制。 5fK#*(x  
 选择在下一个对话框中将实部转化为一个数据阵列图。 7dXR/i\  
 插值应该设置为Nearest Neighbor来得到一个像素化折射率调制。 Q Fv"!Ql  
$\xS~w  
5.X/Y采样介质 D=U"L-rRs  
=IH z@CU  
 GRIN扩散器层将由双界面元件模拟。 5Uc!;Gd?b  
 这个元件可以在平面层和任意折射率调制之间进行模拟。 io_4d2
uBh  
 元件厚度对应于层厚度12.656μm。 N'nI ^=  
 折射率调制由采样x/y调制介质模拟。  hfpSxL  
:zk69P3  
>E&mNp  
U$j*{`$4  
 基材丙烯酸的离散数据应该从miscellaneous材料目录中加载。 iq>PN:mr  
 折射率调制的数据阵列必须设置到介质中。 SG1fu<Q6J  
 应该选择像素化折射率调制。 "oX@Z^  
x4jn45]x@  
9K*yds  
 优化的GRIN介质是周期性结构。 只优化和指定一个单周期。 q(0V#kKC  
 介质必须切换到周期模式。周期是1.20764μm×1.20764μm。 LOf0_g/  
KUG\C\z6=  
6.通过GRIN介质传播 ZzA4iT=KO  
Gma)
8X#  
@#q>(Ox%  
RkVU^N"  
 通过折射率调制层传播的传播模型： ,/n<Qg"`  
- 薄元近似 ek~bXy{O`  
- 分步光束传播方法。 ;W6P$@'zs  
 对于这个案例，薄元近似足够准确。 Ay'2!K,I  
 在传播面板上选择传播方法，并且编辑传播设置。 ]K'iCYY  
 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）。 \(Uw.ri  
"71@WLlN  
7.模拟结果 5#+G7 'k  
J_A+)_  
+qsNz*@p"  
8.结论 fMaUIJ:Q9  
`N%q^f~  
 VirtualLab Fusion支持设计GRIN衍射光学元件和全息图。 c?;~Z  
 优化的GRIN元件可以生成任意的二维强度分布。 N
:Yjz^Jt  
 可以模拟通过x/y平面上任意调制的介质中的光传播。