[技术]设计和分析GRIN扩散器（完整） [复制链接]

1.模拟任务 Tdh.U
{Nz  
c!6v-2ykv  
 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。 -{OJM|W+  
 设计包括两个步骤： y
|O3*`&m  
- 设计相位函数来生成一个角谱Top Hat分布。 &77J,\C$:  
- 基于相位调制来计算对应的折射率调制。 8/R$}b><  
 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。 Z1q<) O1QX  
>x6\A7  
A2\hmp@A@7  
照明光束参数 Zc_F"KJL  
>ph=?MKD  
dLH@,EKl)  
波长：632.8nm 83V\O_7j  
激光光束直径（1/e2）：700um n-M6~   
!1R?3rVQS  
理想输出场参数 <(Ar[Rp  
{ /!ryOA65  
t&43)TPb.  
直径：1° 3t9+YdNKU  
分辨率：≤0.03° ,/p+#|>C=  
效率：>70% ^^ix4[1$Z  
杂散光：<20% Z<d=v3q  
nt>3i! l  
dRzeHuF92  
2.设计相位函数 '>|
Kd{J0  
C~>0K,C0^  
e/g9r  
]lGkZyUhI  
 相位的设计请参考会话编辑器 Dj=$Q44  
 Sc563_GRIN_Diffuser_1.seditor和优化文档Sc563_GRIN_Diffuser_2.dp。 r\fkx>  
 设计没有离散相位级的phase-only传输。 `dX0F=Ag?  
zp9lu B  
3.计算GRIN扩散器 5#f_1 V  
 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。 Ew.6y=Ba  
 最大折射率调制为△n=+0.05。 cCiDe`T\F  
 最大层厚度如下： L:&'z:,<  
VgbT/v  
4.计算折射率调制 ;8MQ'#  
Q1kM 4Up  
从IFTA优化文档中显示优化的传输 a6h+?Q7uF  
|AExaO"jk  
 将传输相位转变为实部，通过函数Manipulation→Field Quantity Operations→Move→Phase to Real。 8H};p
u2  
f\$_^dV  
!}x-o`a5  
 生成正向函数，通过Manipulation→Amplitude/Real Part Manipulation→Lift Positive函数。 FU*q9s`  
WS4DzuZZ  
\kI{#
 
 乘以最大调制折射率（0.05），通过Manipulation→Operation with Constant→Multiply Constant函数。 1jzu-s,F  
>u0XV"g$  
\uo{I~Qd  
 将数据转换成数据阵列：Manipulation→Create Numerical Data Array（参见下一张）。 Yevd h<  
PL31(!`@d  
s4f{ziLp  
y~OP9T
g  
 数据阵列可用于存储折射率调制。 Y>c+j  
 选择在下一个对话框中将实部转化为一个数据阵列图。 +:aNgO#e8  
 插值应该设置为Nearest Neighbor来得到一个像素化折射率调制。 mc
Q A'  
iSOyp\E|  
5.X/Y采样介质
\TzBu?,v8  
^u90N>Dvq  
 GRIN扩散器层将由双界面元件模拟。 yfqe6-8U  
 这个元件可以在平面层和任意折射率调制之间进行模拟。 \AI-x$5R*  
 元件厚度对应于层厚度12.656μm。 c*<BU6y  
 折射率调制由采样x/y调制介质模拟。 C %j%>X`  
!w/fwOo  
M|@@ LJ'  
I%Z=O=  
 基材丙烯酸的离散数据应该从miscellaneous材料目录中加载。 V#Y"0l+~  
 折射率调制的数据阵列必须设置到介质中。 * _usVg  
 应该选择像素化折射率调制。 gE*7[*2?t  
qOQ8a:]?  
=%I;
Y& K  
 优化的GRIN介质是周期性结构。 只优化和指定一个单周期。 T#Bj5
H  
 介质必须切换到周期模式。周期是1.20764μm×1.20764μm。 )3|a_   
hH05p!2  
6.通过GRIN介质传播 g^po$%I '  
P%R9\iajH  
e^;:iJS  
'F/uD1;  
 通过折射率调制层传播的传播模型： BSr#;;\  
- 薄元近似 e*I92  
- 分步光束传播方法。 c*R\fQd  
 对于这个案例，薄元近似足够准确。 }=gD,]2x8  
 在传播面板上选择传播方法，并且编辑传播设置。 5K&A2zC|  
 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）。 nHF~a?|FT  
NTCFmdbs 6  
7.模拟结果 `d/* sX?k  
B=r+ m
;(  
,|#biT-<T  
8.结论 |RXXj[z  
$Dv5TUKw  
 VirtualLab Fusion支持设计GRIN衍射光学元件和全息图。 f}.t  
 优化的GRIN元件可以生成任意的二维强度分布。 heWQPM|s  
 可以模拟通过x/y平面上任意调制的介质中的光传播。