[技术]设计和分析GRIN扩散器（完整） [复制链接]

1.模拟任务 dO[4}FZ$  
`$H  
 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。 62jA  
 设计包括两个步骤： :#}`uR,D/  
- 设计相位函数来生成一个角谱Top Hat分布。 0vp I#q  
- 基于相位调制来计算对应的折射率调制。 ?~.&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。 9ojhI=:  
,*[LnR  
ra>`J_  
照明光束参数 %?hLo8  
lc-|Q#$3$  
.@Uz/j?>  
波长：632.8nm E5 oD|'=WA  
激光光束直径（1/e2）：700um 9C;Y5E~'L  
gN(hv.nQ  
理想输出场参数 BUinzW z{a  
f'OvG@  
}qhK.e  
直径：1° )F9r?5}v4x  
分辨率：≤0.03° h<;[P?
z  
效率：>70% LFyceFbm  
杂散光：<20% ~ fEs!hl  
1omvE9 %zM  
V^I/nuy  
2.设计相位函数 t3$gwO$  
~C'nBV  
gF6j6  
Ok&>[qu  
 相位的设计请参考会话编辑器 hxVM]e[  
 Sc563_GRIN_Diffuser_1.seditor和优化文档Sc563_GRIN_Diffuser_2.dp。 oh~ vo!  
 设计没有离散相位级的phase-only传输。 /dt!J `:  
DA)v3Nd  
3.计算GRIN扩散器 MuV0;K\  
 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。 b0Ov+ )7#  
 最大折射率调制为△n=+0.05。 !`[I>:Ex  
 最大层厚度如下： ]A$^ l,  
Lzx$"R-  
4.计算折射率调制 I<./(X[H:#  
>JPJ%~y  
从IFTA优化文档中显示优化的传输 5w)^~#'  
~e77w\Q0  
 将传输相位转变为实部，通过函数Manipulation→Field Quantity Operations→Move→Phase to Real。 !u4Z0!Ll  
|$w={N^4  
AH'4H."o/9  
 生成正向函数，通过Manipulation→Amplitude/Real Part Manipulation→Lift Positive函数。 t!~YO'<dS  
@
:+n6  
<nTmZ-;  
 乘以最大调制折射率（0.05），通过Manipulation→Operation with Constant→Multiply Constant函数。 19 wqDIE0  
eH%L?"J~:  
'0')6zW5s  
 将数据转换成数据阵列：Manipulation→Create Numerical Data Array（参见下一张）。 }u_EXP8M  

w2N3+Tkg  
ht3T{4qCS  
P
!+nZXo  
 数据阵列可用于存储折射率调制。
~Oq,[,W  
 选择在下一个对话框中将实部转化为一个数据阵列图。 Ge:-|*F  
 插值应该设置为Nearest Neighbor来得到一个像素化折射率调制。 ;%7XU~<a  
xSDE6]  
5.X/Y采样介质 "Dl9<EZ  
s i"`  
 GRIN扩散器层将由双界面元件模拟。 'CX.qxF1;p  
 这个元件可以在平面层和任意折射率调制之间进行模拟。 E[3
FdX8  
 元件厚度对应于层厚度12.656μm。 R g0 XW6  
 折射率调制由采样x/y调制介质模拟。 s>@#9psm  
U++~3e@l  
~"q,<t  
nN=:#4 >Y  
 基材丙烯酸的离散数据应该从miscellaneous材料目录中加载。 u1)TG"+0  
 折射率调制的数据阵列必须设置到介质中。 O<dZA=Oez  
 应该选择像素化折射率调制。 \gp,Txueb  
a|P~LMPM  
g)9JO6]  
 优化的GRIN介质是周期性结构。 只优化和指定一个单周期。 ?$J7%I@  
 介质必须切换到周期模式。周期是1.20764μm×1.20764μm。 cl8_rt  
d@6:|auO  
6.通过GRIN介质传播 2&gVZz  
tC?Aso  
sh !~T<yy  
! [|vx!p  
 通过折射率调制层传播的传播模型： i
ijd$Tv  
- 薄元近似 *]m kyAhi  
- 分步光束传播方法。 k?["F%)I  
 对于这个案例，薄元近似足够准确。 nI*
(a
:  
 在传播面板上选择传播方法，并且编辑传播设置。 n=G>y7b  
 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）。 (I7&8$Zl  
9xK4!~5V  
7.模拟结果 }+{*, z  
Tw`c6^%^y  
rKzv8d  
8.结论 r%y;8$/-  
d4p{5F7]^  
 VirtualLab Fusion支持设计GRIN衍射光学元件和全息图。 ?)?IZ Qj  
 优化的GRIN元件可以生成任意的二维强度分布。 m
0
I #  
 可以模拟通过x/y平面上任意调制的介质中的光传播。