[技术]设计和分析GRIN扩散器（完整） [复制链接]

1.模拟任务 y 7z)lBy\  
TjOK8 t  
 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。 w@H@[x  
 设计包括两个步骤： ,fvhP $n  
- 设计相位函数来生成一个角谱Top Hat分布。 I7W?}bR*6  
- 基于相位调制来计算对应的折射率调制。 f/U~X;  
 设计相位函数是基于案例DO.002。在开始设计一个梯度折射率扩散器之前，我们迫切地推荐您先阅读这个案例。 y w:=$e5  
XI"IEwB  
Qe`Nb4xf  
照明光束参数 Aa^w{D  
X39%O'  
~Xc1y!"9*  
波长：632.8nm |Rz}bsrZ  
激光光束直径（1/e2）：700um "g5MltH  
K4b2)8  
理想输出场参数 l@`n4U.Gwl  
S~M/!Xb  
kArF Gb2c  
直径：1° 2Hk21y\  
分辨率：≤0.03° =69sWcC8  
效率：>70% ?(M]'ia{  
杂散光：<20% $?On,U  
f;!L\$yKy  
/sSM<r]5j  
2.设计相位函数 t-Ble  
6n H'NNS:J  
%!R\-Vej  
Nx!7sE*b$1  
 相位的设计请参考会话编辑器  ~;uU{TT  
 Sc563_GRIN_Diffuser_1.seditor和优化文档Sc563_GRIN_Diffuser_2.dp。 ?8)k6:  
 设计没有离散相位级的phase-only传输。 d"S\j@  
df/7u}>9  
3.计算GRIN扩散器 rd,!-
w5  
 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。 h~q5GhY!9  
 最大折射率调制为△n=+0.05。 h<7@3Ur  
 最大层厚度如下： Z>*a:|  
Wr+1e1[  
4.计算折射率调制 uJa.]J~L=  
U"Y/PBs,  
从IFTA优化文档中显示优化的传输 =FQH5iSd  
%
K0Wm#)  
 将传输相位转变为实部，通过函数Manipulation→Field Quantity Operations→Move→Phase to Real。 e@PY(#ru  
Wr8}=\/  
q-S#[I+g  
 生成正向函数，通过Manipulation→Amplitude/Real Part Manipulation→Lift Positive函数。 \)W Z D  
Yw\lNhoPS  

c=re(  
 乘以最大调制折射率（0.05），通过Manipulation→Operation with Constant→Multiply Constant函数。 lInf,Q7W  
9 $^b^It  
NKiWt Z"  
 将数据转换成数据阵列：Manipulation→Create Numerical Data Array（参见下一张）。 I")mg~f  
*P?Rucg  
Q1(4l?X@  
f67t.6Vw2+  
 数据阵列可用于存储折射率调制。 W)L*zVj~  
 选择在下一个对话框中将实部转化为一个数据阵列图。 8Ep!  
 插值应该设置为Nearest Neighbor来得到一个像素化折射率调制。 !:v7SRUXb  
ViU5l*n;  
5.X/Y采样介质 
QE721y   
yoM^6o^
,D  
 GRIN扩散器层将由双界面元件模拟。 XJ1Bl  
 这个元件可以在平面层和任意折射率调制之间进行模拟。 (/ -90u  
 元件厚度对应于层厚度12.656μm。 #P {|7}jk  
 折射率调制由采样x/y调制介质模拟。 EIF  
V14+?L  

2rHQ7  
*DQa6,b  
 基材丙烯酸的离散数据应该从miscellaneous材料目录中加载。 3;AJp_;  
 折射率调制的数据阵列必须设置到介质中。 DH)E9HL  
 应该选择像素化折射率调制。 H`jnChD:M'  
}- wK  
V?~!Dp  
 优化的GRIN介质是周期性结构。 只优化和指定一个单周期。 orAr3`AR3  
 介质必须切换到周期模式。周期是1.20764μm×1.20764μm。 mdlMciP  
GtKSA#oYZB  
6.通过GRIN介质传播 cI-@nV  
5>hXqNjP2  
nuw7pEW@?  
onm"7JsO'  
 通过折射率调制层传播的传播模型： 6_K7!?YG7  
- 薄元近似 TY?O$d2b3  
- 分步光束传播方法。 q``/7  
 对于这个案例，薄元近似足够准确。 E@-5L9eJ\  
 在传播面板上选择传播方法，并且编辑传播设置。 xl9S=^`=  
 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）。 tRNMiU  
h+Y>\Cxg  
7.模拟结果 fr}.#~{5Y  
WT}xCni  
MjK<n[.  
8.结论 h)s&Nqg1B  
@h(Z;  
 VirtualLab Fusion支持设计GRIN衍射光学元件和全息图。 
&ViK9  
 优化的GRIN元件可以生成任意的二维强度分布。 g!Ui|]BI9  
 可以模拟通过x/y平面上任意调制的介质中的光传播。