[技术]设计和分析GRIN扩散器（完整） [复制链接]

1.模拟任务 h}_1cev?  
H-,RzL/  
 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。 *AU"FI>V  
 设计包括两个步骤： e r;3TG~  
- 设计相位函数来生成一个角谱Top Hat分布。 vYNh0)$%F  
- 基于相位调制来计算对应的折射率调制。 H19C
Vc\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。 txwTJS
cg  
4;ig5'U,  
=Jx,.|Bf  
照明光束参数 RZ[r XV5  
hFjXgpz5  
$v6dB {%Qu  
波长：632.8nm Vhww-A  
激光光束直径（1/e2）：700um x6ig,N~AO  
[lC*|4t&  
理想输出场参数 $[Fh|%\  
F=hfbCF5x  
n8M/Y}mH  
直径：1° X~Li`  
分辨率：≤0.03° T@]vjXd![  
效率：>70% mdOF0b%-]  
杂散光：<20% WQ]~TGW  
{=,?]Z+  
D(&${Mnac  
2.设计相位函数 `C`_2y8  
m//(1hWv7  
+mP3y~|-j  
5U[;T]{)e  
 相位的设计请参考会话编辑器 Z<|caT]Q(  
 Sc563_GRIN_Diffuser_1.seditor和优化文档Sc563_GRIN_Diffuser_2.dp。 qfY.X&]PU  
 设计没有离散相位级的phase-only传输。 Qko}rd_M  
m)q;eQs  
3.计算GRIN扩散器 'sm+3d  
 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。 d& @KGJ  
 最大折射率调制为△n=+0.05。 (*%+!PS  
 最大层厚度如下： 0rT-8iJp4P  
IrXC/?^h  
4.计算折射率调制 AO'B p5:Q  
~S R:,R  
从IFTA优化文档中显示优化的传输 %f@VOSs  
7;n'4LIa9  
 将传输相位转变为实部，通过函数Manipulation→Field Quantity Operations→Move→Phase to Real。  -[a0\H  
8jjJ/Mz`  
oS$&jd  
 生成正向函数，通过Manipulation→Amplitude/Real Part Manipulation→Lift Positive函数。 b=QO^  
*kxk@(lT?  
$Tq-<FbM)  
 乘以最大调制折射率（0.05），通过Manipulation→Operation with Constant→Multiply Constant函数。 "0g1'az}  
nrA}36E  
UsYH#?|O  
 将数据转换成数据阵列：Manipulation→Create Numerical Data Array（参见下一张）。 9h$-:y3  
9r7QE&.  
-Tk~c1I#`  
_qmBPUx  
 数据阵列可用于存储折射率调制。 Xig+[2zS  
 选择在下一个对话框中将实部转化为一个数据阵列图。 ,KIa+&vJW@  
 插值应该设置为Nearest Neighbor来得到一个像素化折射率调制。 )j@k[}R#g  
x-U^U.i@  
5.X/Y采样介质 x
N}P0  
i<1w*yu  
 GRIN扩散器层将由双界面元件模拟。 {:Z#8dGe  
 这个元件可以在平面层和任意折射率调制之间进行模拟。 1(!QutEb  
 元件厚度对应于层厚度12.656μm。 mxQS9y
 
 折射率调制由采样x/y调制介质模拟。 OR( )D~:n  
X?Omk, '  
5<a)SP 0  
H U$:x"AW  
 基材丙烯酸的离散数据应该从miscellaneous材料目录中加载。 S_6`.@B}  
 折射率调制的数据阵列必须设置到介质中。 pp#Kb 2*  
 应该选择像素化折射率调制。 4I^6[{_  
rP;Fh|w#  
4lb3quY$Us  
 优化的GRIN介质是周期性结构。 只优化和指定一个单周期。 \Ul*Nsw  
 介质必须切换到周期模式。周期是1.20764μm×1.20764μm。 ; ZL<7tLDb  
+B_q? 6pR  
6.通过GRIN介质传播 *u7C){)gr[  
0c7&J?"wE  
nUhD41GJ  
klUx
t?-  
 通过折射率调制层传播的传播模型： \p@,+ -gX  
- 薄元近似 rgIJ]vmy<H  
- 分步光束传播方法。 m3 (fr  
 对于这个案例，薄元近似足够准确。 aiw~4ix  
 在传播面板上选择传播方法，并且编辑传播设置。 /n?5J`6  
 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）。 zG@9-s* L  
@'R4zJ&+S  
7.模拟结果 vo uQ.utl  
V>A@Sw  
* 2T&pX  
8.结论 p`Omcl~Q  
c2?(.UV  
 VirtualLab Fusion支持设计GRIN衍射光学元件和全息图。 J%f5NSSU{6  
 优化的GRIN元件可以生成任意的二维强度分布。 Q-O:L  
 可以模拟通过x/y平面上任意调制的介质中的光传播。