[技术]设计和分析GRIN扩散器（完整） [复制链接]

1.模拟任务 0r ; nz]'  
XHM"agrhSQ  
 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。 idS RWa  
 设计包括两个步骤： T\!SA  
- 设计相位函数来生成一个角谱Top Hat分布。 SzlfA%4+GR  
- 基于相位调制来计算对应的折射率调制。
yO;C3q  
 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。 .0E4c8R\X  
51opP8  
]MLLr'6?  
照明光束参数 !b->u_  
P&3/nL$9N  
*.]E+MYi*  
波长：632.8nm K}<!{/fi)  
激光光束直径（1/e2）：700um #K1BJ#KUt  
% rY8  
理想输出场参数 -f2`qltjb  
50GYL5
)q  
kqvJ&7  
直径：1° UxcDDa/j2T  
分辨率：≤0.03° 9>&tMq  
效率：>70%
hAr[atu87  
杂散光：<20% MupW=3.38  
QiE<[QP{g  
+F~0\#d  
2.设计相位函数 -B
o~"q  
d6@jEa-  
?hJsN  
Ym.l@(  
 相位的设计请参考会话编辑器 -iDEh_pts  
 Sc563_GRIN_Diffuser_1.seditor和优化文档Sc563_GRIN_Diffuser_2.dp。 dHq )vs,L  
 设计没有离散相位级的phase-only传输。 QYTTP6 Gz+  
q$?7 ~*M;x  
3.计算GRIN扩散器 b;J0'o^G|  
 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。 @>Ghfh>~D  
 最大折射率调制为△n=+0.05。 k=mT!  
 最大层厚度如下： mo#0q&ZQ  
Vo 6y8@\  
4.计算折射率调制 
-RH4y 2  
Cj !i)-  
从IFTA优化文档中显示优化的传输 {y&\?'L'  
N+s?ZE*  
 将传输相位转变为实部，通过函数Manipulation→Field Quantity Operations→Move→Phase to Real。 YNg\"XjJM<  
Oh/b?|imG  
02W4-*)  
 生成正向函数，通过Manipulation→Amplitude/Real Part Manipulation→Lift Positive函数。 zyZok*s  
(~7m"?  
@4_rxu&  
 乘以最大调制折射率（0.05），通过Manipulation→Operation with Constant→Multiply Constant函数。 " _:iK]  
prlyaq;4  
DN"S,  
 将数据转换成数据阵列：Manipulation→Create Numerical Data Array（参见下一张）。 s(
"Cn/ZkS  
A3MZxu=':3  
ii_|)udz  
O2q=gYX>\  
 数据阵列可用于存储折射率调制。 vLBee>$  
 选择在下一个对话框中将实部转化为一个数据阵列图。 fVH*dX'Jz  
 插值应该设置为Nearest Neighbor来得到一个像素化折射率调制。 /lr1hW~Dbk  
Txt%nzIu  
5.X/Y采样介质 bB;~,W&E1  
t+3   
 GRIN扩散器层将由双界面元件模拟。 <V$Y6(uMs  
 这个元件可以在平面层和任意折射率调制之间进行模拟。 L}}=yh6r  
 元件厚度对应于层厚度12.656μm。 :F^$"~(,  
 折射率调制由采样x/y调制介质模拟。 _K0izKTA.  
j<ABO")v  
@],6SKbG6  
~?AC:  
 基材丙烯酸的离散数据应该从miscellaneous材料目录中加载。 [y|^P\D  
 折射率调制的数据阵列必须设置到介质中。 ]pOYVf *$  
 应该选择像素化折射率调制。 -E8ntY-  
!2zo]v4?  
H.YIv50E  
 优化的GRIN介质是周期性结构。 只优化和指定一个单周期。 dThR)Z'=  
 介质必须切换到周期模式。周期是1.20764μm×1.20764μm。 5JBB+g  
n|70x5Z?}J  
6.通过GRIN介质传播 q_<*esZ,  
L$Hx?^3  
yhcNE8mkQ/  
{{V;:+62  
 通过折射率调制层传播的传播模型： +{,N X  
- 薄元近似 ny12U;'s,  
- 分步光束传播方法。 r5MxjuOB1  
 对于这个案例，薄元近似足够准确。 HGO#e  
 在传播面板上选择传播方法，并且编辑传播设置。 ydwK!j0y  
 场采样必须设置为手动模式并且采样距离为4.5μm（半像素尺寸）。 (NH8AS<  
,f8}q]FTA  
7.模拟结果 (3 IZ  
`z9)YH  
7?6xPKQ)H  
8.结论 81GQijq  
#4P8
Rzl$/  
 VirtualLab Fusion支持设计GRIN衍射光学元件和全息图。 K\RWC4  
 优化的GRIN元件可以生成任意的二维强度分布。 {0is wq'J  
 可以模拟通过x/y平面上任意调制的介质中的光传播。