[技术]设计和分析GRIN扩散器（完整） [复制链接]

1.模拟任务 78a!@T1#  
R&Mv|R   
 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。 C/AqAW1  
 设计包括两个步骤： ;\~{79c  
- 设计相位函数来生成一个角谱Top Hat分布。 rw>X JE  
- 基于相位调制来计算对应的折射率调制。 %@JNX}Y'  
 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。 zGKDH=Yy ;  
i=
67  
my+y<C-o`  
照明光束参数 W[B%,Km%]  
pZ4]KxX@  
Gd^K,3:. T  
波长：632.8nm I{>U7i 5  
激光光束直径（1/e2）：700um R7axm<PR=  
4?Mb>\n%<^  
理想输出场参数 $r0~&$T&  
"XQj~L  
dMkDNaH,  
直径：1° rzmd`)g  
分辨率：≤0.03° 7+^9"k7  
效率：>70% cspO5S>#  
杂散光：<20% 7kDX_,i  
5:[<pY!s#  
8j~:p!@  
2.设计相位函数 b(
@[Y(_R  
Ml &Cr  
(S~|hk^  
BGAqg=nDV  
 相位的设计请参考会话编辑器 )C>4?)  
 Sc563_GRIN_Diffuser_1.seditor和优化文档Sc563_GRIN_Diffuser_2.dp。 ]WLQ q4q  
 设计没有离散相位级的phase-only传输。 Ec!fx\  
%C&HR2  
3.计算GRIN扩散器 iCA!=%M@D  
 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。 m(Hb! RT  
 最大折射率调制为△n=+0.05。 ~`J/618  
 最大层厚度如下： NpS*]vSO  
-9Iz$(>a  
4.计算折射率调制 MF+J3)  
N^,@s"g  
从IFTA优化文档中显示优化的传输 P}=u8(u  
a%3V< "f  
 将传输相位转变为实部，通过函数Manipulation→Field Quantity Operations→Move→Phase to Real。 R7'a/  
bcgh}D  
CH |A^!Zm  
 生成正向函数，通过Manipulation→Amplitude/Real Part Manipulation→Lift Positive函数。 z}XmR
c_Ko  
_Ju@<V$  
Q_p!;3  
 乘以最大调制折射率（0.05），通过Manipulation→Operation with Constant→Multiply Constant函数。 UsT+o  
Z<7FF}i  
\etuIFQ#U  
 将数据转换成数据阵列：Manipulation→Create Numerical Data Array（参见下一张）。 "T>74bj_|Q  
^T}6oUd  
Q)"L8v v  
~(%TQY5  
 数据阵列可用于存储折射率调制。 }1EfyR  
 选择在下一个对话框中将实部转化为一个数据阵列图。 a3o4> 9  
 插值应该设置为Nearest Neighbor来得到一个像素化折射率调制。 8;'fWV? U  
dV{N,;z  
5.X/Y采样介质 b"`Vn,  
"wk~[>  
 GRIN扩散器层将由双界面元件模拟。 [c6I/U=-  
 这个元件可以在平面层和任意折射率调制之间进行模拟。 Fi8'3/q-^  
 元件厚度对应于层厚度12.656μm。 )Z
kQWiP-  
 折射率调制由采样x/y调制介质模拟。 FcR(uv<  
gHU/yi!T  
Kv**(~FNnH  
oBVYgv)  
 基材丙烯酸的离散数据应该从miscellaneous材料目录中加载。 EH;w <LvT  
 折射率调制的数据阵列必须设置到介质中。 E_VLI'Hn?  
 应该选择像素化折射率调制。 SoS GQ&k  
etY/K0  
7nh,j <~;2  
 优化的GRIN介质是周期性结构。 只优化和指定一个单周期。 -49z.(@ki  
 介质必须切换到周期模式。周期是1.20764μm×1.20764μm。 L\@SX?j  
q%HT)^F9oO  
6.通过GRIN介质传播 <8yv(  
zbL!q_wO  
fX)C8J^=G  
\/8 I6a=  
 通过折射率调制层传播的传播模型： <OG rC .k}  
- 薄元近似 I+ZK \?Rs  
- 分步光束传播方法。 ~WS;)Q0|  
 对于这个案例，薄元近似足够准确。 3q*y~5&I  
 在传播面板上选择传播方法，并且编辑传播设置。 Y6(I %hE`  
 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）。 + V:P-D  
v634{:'e  
7.模拟结果 d8 1u  
\Y[  
]e0yC  
8.结论 >
Le L%$  
x Bn+-V  
 VirtualLab Fusion支持设计GRIN衍射光学元件和全息图。 w#v8a$tT  
 优化的GRIN元件可以生成任意的二维强度分布。 ,Lt+*!;m  
 可以模拟通过x/y平面上任意调制的介质中的光传播。