[技术]设计和分析GRIN扩散器（完整） [复制链接]

1.模拟任务 LFk5rv'sM0  
Y{%4F%Oy  
 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。 ?&whE!  
 设计包括两个步骤： !L&=?CX  
- 设计相位函数来生成一个角谱Top Hat分布。 n/KI"qa]9  
- 基于相位调制来计算对应的折射率调制。 g_rA_~dh  
 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。 \SYPu,ZT  
I}*]m%'-Y  
^q4l4)8jX  
照明光束参数 ZTQ$Ol+{q  
"i!2=A8k  
^BF@j4*~  
波长：632.8nm ^ I{R[O'8  
激光光束直径（1/e2）：700um M!xm1-,[  
xHM&csL  
理想输出场参数 4f@havFIJ  
gE-w]/1zD5  
O4 +SD  
直径：1° gt2>nTJz.Z  
分辨率：≤0.03° ?=/}Ft  
效率：>70% [oQ`HX1g  
杂散光：<20% #U",,*2  
%4|n-`:  
$Nt=gSWw5  
2.设计相位函数 %0ll4"  
|x _-I#H  
/o<}]]YBF  
Z-? Iip{  
 相位的设计请参考会话编辑器 ZaukMEq  
 Sc563_GRIN_Diffuser_1.seditor和优化文档Sc563_GRIN_Diffuser_2.dp。 .d#G]8suF  
 设计没有离散相位级的phase-only传输。 6nY )D6$JG  
D+*uKldS;  
3.计算GRIN扩散器 ]X>QLD0W  
 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。 k$UzBxR  
 最大折射率调制为△n=+0.05。 [#STR=_f  
 最大层厚度如下： H 'WFORso[  
T!=20!I  
4.计算折射率调制 5CH-:|(;=  
+(I`@5  
从IFTA优化文档中显示优化的传输 zJy 89ib'  
By51dk7  
 将传输相位转变为实部，通过函数Manipulation→Field Quantity Operations→Move→Phase to Real。  r
vwl  
^|FVc48{  
1A`?y& Ll  
 生成正向函数，通过Manipulation→Amplitude/Real Part Manipulation→Lift Positive函数。 ~n8*@9[  
*uI hxMX  
^B&ahk  
 乘以最大调制折射率（0.05），通过Manipulation→Operation with Constant→Multiply Constant函数。 t[f9Z  
1,%#O;ya  
uDy>xJ|  
 将数据转换成数据阵列：Manipulation→Create Numerical Data Array（参见下一张）。 S2At$47v  
(N~zJ.o  
Ads<-.R  
zP{<0o  
 数据阵列可用于存储折射率调制。 xu_XX#9?b  
 选择在下一个对话框中将实部转化为一个数据阵列图。 ,#'o)O#  
 插值应该设置为Nearest Neighbor来得到一个像素化折射率调制。 T ,O<LFv  
J1c&"Oh  
5.X/Y采样介质 \ ]kb&Qw  
MoKXl?B<  
 GRIN扩散器层将由双界面元件模拟。 S}v{^vR  
 这个元件可以在平面层和任意折射率调制之间进行模拟。 PPj6QJ]R0  
 元件厚度对应于层厚度12.656μm。 li3PR$W V  
 折射率调制由采样x/y调制介质模拟。 <mo^Y k3  
{-v\&w  
vS J<  
-u3SsU)_%N  
 基材丙烯酸的离散数据应该从miscellaneous材料目录中加载。 [:R P9r}  
 折射率调制的数据阵列必须设置到介质中。 ]UCk_zWsn1  
 应该选择像素化折射率调制。 *OGXu07 !  
Z_^Kl76D  
|S>J<]H p  
 优化的GRIN介质是周期性结构。 只优化和指定一个单周期。 lU50.7<08  
 介质必须切换到周期模式。周期是1.20764μm×1.20764μm。 tXG4A$(2&  
v_@#hf3  
6.通过GRIN介质传播 YP\4XI  
z)<pqN  
Cs1%g  
*09
\\ G  
 通过折射率调制层传播的传播模型： "13 :VTs[5  
- 薄元近似 vRb(eg  
- 分步光束传播方法。 sw qky5_K  
 对于这个案例，薄元近似足够准确。 wJeqa  
 在传播面板上选择传播方法，并且编辑传播设置。 {HRxyAI!
 
 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）。 G5QgnxwP2  
C_^R_  
7.模拟结果 `i>B|g-  
&PQ{e8w  
H:{(CY?t  
8.结论 :DX/r  
vu.S>2Wv  
 VirtualLab Fusion支持设计GRIN衍射光学元件和全息图。 rD(ep~^M  
 优化的GRIN元件可以生成任意的二维强度分布。 .J6j"  
 可以模拟通过x/y平面上任意调制的介质中的光传播。