[技术]设计和分析GRIN扩散器（完整） [复制链接]

1.模拟任务 R7}=k)U?d@  
nfET;:{  
 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。 56t9h/y  
 设计包括两个步骤： Md(AqaA  
- 设计相位函数来生成一个角谱Top Hat分布。 F
]DRT6)  
- 基于相位调制来计算对应的折射率调制。 zgRZgVj  
 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。 Xptb4]  
VTQ V]>|  
B/.+&AJw  
照明光束参数 pQAG%i^mF  
a~E@scD  
)zz^RB\p  
波长：632.8nm ;[TC`DuNj0  
激光光束直径（1/e2）：700um nXPl\|pXt  
ZDuP|" ^  
理想输出场参数 ~sj'GEhEg  
%Z9&zmO  
<"
F\&M`G  
直径：1° yW5/Y02  
分辨率：≤0.03° 07 [%RG  
效率：>70% S`g:zb_  
杂散光：<20% =<Q_&_.60  
Agt6G\n  
,PC'xrEo  
2.设计相位函数 )a"rj5~-  
81Ixs Qt  
e59P6/z  
VQ wr8jXye  
 相位的设计请参考会话编辑器 u"eO&Vc  
 Sc563_GRIN_Diffuser_1.seditor和优化文档Sc563_GRIN_Diffuser_2.dp。 pa4,W!t  
 设计没有离散相位级的phase-only传输。 D+edTAQ8
 
8axz`2`  
3.计算GRIN扩散器 ZS&>%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。 ${I$@qq83  
 最大折射率调制为△n=+0.05。 7OuzQzhcK  
 最大层厚度如下： `q =e<$  
XRoMD6qf;  
4.计算折射率调制 lO=+V 6  
8 Z|c!QIU  
从IFTA优化文档中显示优化的传输 s+#|j;V<  
pkTg.70wU  
 将传输相位转变为实部，通过函数Manipulation→Field Quantity Operations→Move→Phase to Real。 b^
wWg  
/IQl  
&%J+d"n(  
 生成正向函数，通过Manipulation→Amplitude/Real Part Manipulation→Lift Positive函数。 70pt5O3]  
~q0g7?}&  
Xc)V;1  
 乘以最大调制折射率（0.05），通过Manipulation→Operation with Constant→Multiply Constant函数。 BCnf'0q  
xX;@ BS  
5WhR|  
 将数据转换成数据阵列：Manipulation→Create Numerical Data Array（参见下一张）。 Ce&nMgd~  
5gP<+S#>T  
ifA=qn0=}  
^Ej4^d  
 数据阵列可用于存储折射率调制。 j5hM|\]  
 选择在下一个对话框中将实部转化为一个数据阵列图。 tF:'Y ~3 p  
 插值应该设置为Nearest Neighbor来得到一个像素化折射率调制。 !
%w#h0(b  
\1`L-lz  
5.X/Y采样介质 Y)D~@|D,  
dFdll3bC  
 GRIN扩散器层将由双界面元件模拟。 *qx<bY@F  
 这个元件可以在平面层和任意折射率调制之间进行模拟。 WY=RJe2  
 元件厚度对应于层厚度12.656μm。 bpe8 `b(#  
 折射率调制由采样x/y调制介质模拟。 O[nl#$w  
Y# <38+Gd  
a2:Tu  
\)?mIwo7~  
 基材丙烯酸的离散数据应该从miscellaneous材料目录中加载。 @3D8TPH  
 折射率调制的数据阵列必须设置到介质中。 dU!`aPL?  
 应该选择像素化折射率调制。 /D9FjOP  
wLa^pI4p ^  
M:m-iX  
 优化的GRIN介质是周期性结构。 只优化和指定一个单周期。 L,@OOBD  
 介质必须切换到周期模式。周期是1.20764μm×1.20764μm。
y&y(<  
sy^k:y?  
6.通过GRIN介质传播 ,!`94{Ggv  
x.>E7 +  
WZ.d"EE"  
6k#H>zY,  
 通过折射率调制层传播的传播模型： $}[Tj0+:  
- 薄元近似 9&'I?D&8  
- 分步光束传播方法。 *q5'~)W<  
 对于这个案例，薄元近似足够准确。 !*46@sb:  
 在传播面板上选择传播方法，并且编辑传播设置。 Q:iW k6  
 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）。 ?nm:e.S+?  
'pE %'8R  
7.模拟结果 Y`FGD25`  
Q@3.0Hf|{  
)g4oUZDF  
8.结论 +MQvq\%tG  
Q]*YIb~D  
 VirtualLab Fusion支持设计GRIN衍射光学元件和全息图。 d6lhA
7  
 优化的GRIN元件可以生成任意的二维强度分布。 Q:LyD!at  
 可以模拟通过x/y平面上任意调制的介质中的光传播。