[技术]设计和分析GRIN扩散器（完整） [复制链接]

1.模拟任务 W^l-Y%a/o  
-FaJ^CN~  
 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。 @:#eb1<S  
 设计包括两个步骤： @Jw-8Q{  
- 设计相位函数来生成一个角谱Top Hat分布。 -uf|w?  
- 基于相位调制来计算对应的折射率调制。 uKHxe~  
 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。 u'BaKWPS  
jNk%OrP]  
T_4/C2  
照明光束参数 q(84+{>B  
 }.6[qk  
aPL+=58r  
波长：632.8nm W'M*nR|xo  
激光光束直径（1/e2）：700um Y76gJ[yjn  
6=Otq=WH  
理想输出场参数 sQZhXaMa $  
61U09s%\0  
)Pv%#P-<  
直径：1° + {'.7#  
分辨率：≤0.03° Qo|\-y-#  
效率：>70% }O p; g^W  
杂散光：<20% o }m3y  
EfT=?  
TB31- ()  
2.设计相位函数 |`FY1NN   
?}Y]|c^W  
=Dj#gV  
xyXa .  
 相位的设计请参考会话编辑器 MF'JeM;H  
 Sc563_GRIN_Diffuser_1.seditor和优化文档Sc563_GRIN_Diffuser_2.dp。 f _:A0  
 设计没有离散相位级的phase-only传输。 )boE/4  
g<qaXv  
3.计算GRIN扩散器 )t%b838l%  
 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。 7zj{wp!  
 最大折射率调制为△n=+0.05。 {n=|Db~S  
 最大层厚度如下： 2~[juWbz  
m]&SNz=  
4.计算折射率调制 DHRlWQox  
4skD(au8  
从IFTA优化文档中显示优化的传输 k}rbim  
FP>2C9:d
 
 将传输相位转变为实部，通过函数Manipulation→Field Quantity Operations→Move→Phase to Real。 -'Mf\h8  
`d(ThP;g  
vih9KBT  
 生成正向函数，通过Manipulation→Amplitude/Real Part Manipulation→Lift Positive函数。 0*v2y*2V  
\{D" !e  
w!XD/jN  
 乘以最大调制折射率（0.05），通过Manipulation→Operation with Constant→Multiply Constant函数。 xyxy`qRA  
HVAYPerH  
u%!@(eKM-  
 将数据转换成数据阵列：Manipulation→Create Numerical Data Array（参见下一张）。 %l%HHT  
ptaKf4P^r  
A=>u 1h69  
y)<q/  
 数据阵列可用于存储折射率调制。 8?C5L8)  
 选择在下一个对话框中将实部转化为一个数据阵列图。 |l!aB(NW  
 插值应该设置为Nearest Neighbor来得到一个像素化折射率调制。 "wc<B4"  
J~- 4C)  
5.X/Y采样介质 v-Sd*(6  
S]{oPc[7  
 GRIN扩散器层将由双界面元件模拟。 !_(Tqyg&  
 这个元件可以在平面层和任意折射率调制之间进行模拟。 #A.@i+Zv  
 元件厚度对应于层厚度12.656μm。 IRbfNq^:  
 折射率调制由采样x/y调制介质模拟。 )`}:8y?  
%XTI-B/K  
y?# Loe  
c`Wa^(  
 基材丙烯酸的离散数据应该从miscellaneous材料目录中加载。 S tyf
B  
 折射率调制的数据阵列必须设置到介质中。 eQ}4;^;M-  
 应该选择像素化折射率调制。 @ .KGfNu  
PaN"sf  
E)3NxmM#  
 优化的GRIN介质是周期性结构。 只优化和指定一个单周期。 YbLW/E\T  
 介质必须切换到周期模式。周期是1.20764μm×1.20764μm。 /7LR;>Bj  
=Runf +}  
6.通过GRIN介质传播 {:W$LWET  
B\n[.(].r  
5(8@%6>ruj  
4/)k)gLI  
 通过折射率调制层传播的传播模型： ZG@q`<:j  
- 薄元近似 /Q )\+  
- 分步光束传播方法。 ,2)6s\]/b  
 对于这个案例，薄元近似足够准确。 GH xp7H  
 在传播面板上选择传播方法，并且编辑传播设置。 yppo6HGD  
 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）。 8i,K~Bu=  
fn!KQ`,#  
7.模拟结果 TB^$1C  
KG5>]_GH  
4Xv*wB1  
8.结论 yOKI*.}  
]+$?u&0?w  
 VirtualLab Fusion支持设计GRIN衍射光学元件和全息图。 6`-jPR  
 优化的GRIN元件可以生成任意的二维强度分布。 bYPKh  
 可以模拟通过x/y平面上任意调制的介质中的光传播。