[技术]设计和分析GRIN扩散器（完整） [复制链接]

1.模拟任务 m2Q#ATLW  
1He'\/#  
 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。 ~r>
N  
 设计包括两个步骤： 9Dy/-%Ut9  
- 设计相位函数来生成一个角谱Top Hat分布。 zDofe*  
- 基于相位调制来计算对应的折射率调制。 _6Fj&mw(u  
 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。 YQ<O.E  
las|ougLy  
1)wzSEV@  
照明光束参数 :. a}pgh  
:ugj+  
o@G <[X|ke  
波长：632.8nm B1a&'WX?  
激光光束直径（1/e2）：700um X2p9KC  
%y;Cgo[  
理想输出场参数 1PJ8O|Zt8  
KcX] g*wy  
N{6Lvq[8  
直径：1° 4]]1JL(Ka  
分辨率：≤0.03° S[cVoV  
效率：>70% *.0#cP7 "  
杂散光：<20% bPtbU:G  
UGJ# "9  
.pQ4#AJ  
2.设计相位函数 &U8W(NxN  
YWPAc>uw,  
3pKr {U92  
w/HGmVa  
 相位的设计请参考会话编辑器 YkLEK|d  
 Sc563_GRIN_Diffuser_1.seditor和优化文档Sc563_GRIN_Diffuser_2.dp。 v-@xO&<  
 设计没有离散相位级的phase-only传输。 ,-*oc>  
rTj
V/~  
3.计算GRIN扩散器 G.a^nQ@e%  
 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。 )/F1,&/N`e  
 最大折射率调制为△n=+0.05。 &Rx-zp&dJ  
 最大层厚度如下： sX,oJIt
 
(s`yMUC+  
4.计算折射率调制 PO[ AP%;  
G6(U\VFqO  
从IFTA优化文档中显示优化的传输 Ue<Y ~A  
@OlV6M;qJ  
 将传输相位转变为实部，通过函数Manipulation→Field Quantity Operations→Move→Phase to Real。 2*K _RMr~  
+[ 9
44n  
v/BMzVi  
 生成正向函数，通过Manipulation→Amplitude/Real Part Manipulation→Lift Positive函数。 lT3,G#(  
fK|F`F2V  
@iwg`j6ol  
 乘以最大调制折射率（0.05），通过Manipulation→Operation with Constant→Multiply Constant函数。 f|1GlUA{t  
S5Q$dAL  
tc@([XqH  
 将数据转换成数据阵列：Manipulation→Create Numerical Data Array（参见下一张）。 T.zUerbO  
`AA[k  
9ci=]C5o3K  
T&=1IoOg  
 数据阵列可用于存储折射率调制。 D@(Y.&_  
 选择在下一个对话框中将实部转化为一个数据阵列图。 8ctUK|
 
 插值应该设置为Nearest Neighbor来得到一个像素化折射率调制。 Ii,Lj1Q  
||&EmH  
5.X/Y采样介质 3cNF^?\=  
NGlX%j4j  
 GRIN扩散器层将由双界面元件模拟。 >g@;`l.Z#  
 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{*~>#+  
 元件厚度对应于层厚度12.656μm。 V11Zl{uOl  
 折射率调制由采样x/y调制介质模拟。 8#w}wGV*  
m1X0stFRs"  
\KmjA)(  
/u }AgIb  
 基材丙烯酸的离散数据应该从miscellaneous材料目录中加载。 f_r1(o5:Y  
 折射率调制的数据阵列必须设置到介质中。 RbJ,J)C>  
 应该选择像素化折射率调制。 42?X)n>  
`n]y"rj'  
SR#X\AWM  
 优化的GRIN介质是周期性结构。 只优化和指定一个单周期。 >`a)gky%~  
 介质必须切换到周期模式。周期是1.20764μm×1.20764μm。 y8Bi5Ae,+1  
Oc;0*v[I  
6.通过GRIN介质传播 8V
j]whE  
*
BYSfcX6  
qh/q<  
t,;1?W#  
 通过折射率调制层传播的传播模型： Q9N=yz  
- 薄元近似 uuzDu]Gwu  
- 分步光束传播方法。 kEtYuf^  
 对于这个案例，薄元近似足够准确。 g_}r)CgG|  
 在传播面板上选择传播方法，并且编辑传播设置。 CE>RAerY  
 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）。 #
_}lF<k  
SnRTC<DDh  
7.模拟结果 q79)nhC F  
2P8JLT*Tj  
$Xw .iN]g  
8.结论 <D4.kM  
+d6/*}ht  
 VirtualLab Fusion支持设计GRIN衍射光学元件和全息图。 AA9OElCa  
 优化的GRIN元件可以生成任意的二维强度分布。 Ud0%O  
 可以模拟通过x/y平面上任意调制的介质中的光传播。