[技术]设计和分析GRIN扩散器（完整） [复制链接]

1.模拟任务 g!J0L7i|  
NCS!:d:Ry  
 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。 GA3sRFZdQ  
 设计包括两个步骤： F} DUEDND*  
- 设计相位函数来生成一个角谱Top Hat分布。 b"j|Bb  
- 基于相位调制来计算对应的折射率调制。 7"v$- Wy  
 设计相位函数是基于案例DO.002。在开始设计一个梯度折射率扩散器之前，我们迫切地推荐您先阅读这个案例。 u5E]t9~Pq  
kODK@w V-  
g /+oZU  
照明光束参数 ]$iN#d|ZU  
h y-cG%f  
LXfCmc9|Z  
波长：632.8nm Qvoqx>2p5  
激光光束直径（1/e2）：700um L/r@ S'  
}At{'8*n  
理想输出场参数 +|RB0}hFS-  
/!&R9!6 :  
zA+@FR?  
直径：1° 3
smM,fi  
分辨率：≤0.03° t}p@:'  
效率：>70% 8HErE<_(  
杂散光：<20% iU2KEqCm  
uQCo6"e  
\F6LZZ2Lv  
2.设计相位函数 e 9$C#D>D  
OEgI_=B  
\ZXLX'-  
U]4pA#*{|  
 相位的设计请参考会话编辑器 rP=sG;d  
 Sc563_GRIN_Diffuser_1.seditor和优化文档Sc563_GRIN_Diffuser_2.dp。 JiS5um=(.  
 设计没有离散相位级的phase-only传输。 6tjcAsV  
ra7uU*  
3.计算GRIN扩散器 ]Uc`J8p,  
 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。 R4's7k  
 最大折射率调制为△n=+0.05。 x%> e)L<  
 最大层厚度如下： 5i So8*9}  
A2H4k|8  
4.计算折射率调制 F@<0s&)1  
b'@we0V@S  
从IFTA优化文档中显示优化的传输 M^madx6`  
]dPZ.r  
 将传输相位转变为实部，通过函数Manipulation→Field Quantity Operations→Move→Phase to Real。 *JCQu0  
.V'V:;BE%  
sKaE-sbJY  
 生成正向函数，通过Manipulation→Amplitude/Real Part Manipulation→Lift Positive函数。 s4= "kT]  
c9Es%@]  
SS.j
L
)  
 乘以最大调制折射率（0.05），通过Manipulation→Operation with Constant→Multiply Constant函数。 rnm03 '{  
MQ/ A]EeL  
Q[ieaL6&  
 将数据转换成数据阵列：Manipulation→Create Numerical Data Array（参见下一张）。 v Y|!  
&~DTZgY  
%g"eV4j  
6)gd^{  
 数据阵列可用于存储折射率调制。 Z0,~V  
 选择在下一个对话框中将实部转化为一个数据阵列图。 LxN*)[Wb  
 插值应该设置为Nearest Neighbor来得到一个像素化折射率调制。 `cB_.&  
xl4=++pu)  
5.X/Y采样介质 BNGe exs@  
}odV_WT  
 GRIN扩散器层将由双界面元件模拟。 TW&DFKK`  
 这个元件可以在平面层和任意折射率调制之间进行模拟。 n]CbDbNw7)  
 元件厚度对应于层厚度12.656μm。 (zo^Nn9VJ  
 折射率调制由采样x/y调制介质模拟。 %i{;r35M;9  
&%aXR A#+  
jk~:\8M(A  
&x:JD1T}  
 基材丙烯酸的离散数据应该从miscellaneous材料目录中加载。 }qPhx6nP  
 折射率调制的数据阵列必须设置到介质中。 ZDLMMXx>  
 应该选择像素化折射率调制。 USML~]G z  
uYO|5a<f~  
*iXe^<6v  
 优化的GRIN介质是周期性结构。 只优化和指定一个单周期。 g9h(sLSF  
 介质必须切换到周期模式。周期是1.20764μm×1.20764μm。 /!FWuRe^  
EmVuwphv  
6.通过GRIN介质传播 qB6dFl\ (  
HaNboYW_K  
YhKZ|@  
y&T&1o  
 通过折射率调制层传播的传播模型： ]n1dp2aH  
- 薄元近似 ,8Iv9M}2  
- 分步光束传播方法。 %uESrc-;  
 对于这个案例，薄元近似足够准确。 N"5fmY<  
 在传播面板上选择传播方法，并且编辑传播设置。 D@Da0  
 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）。 #~ v4caNx  
"`tX
A  
7.模拟结果 3SG?W_  
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hCE  
5OLQw(E  
8.结论 .#6MQJ]OH  
J
MV50 y  
 VirtualLab Fusion支持设计GRIN衍射光学元件和全息图。 ,32xcj}j)r  
 优化的GRIN元件可以生成任意的二维强度分布。 PBqy F  
 可以模拟通过x/y平面上任意调制的介质中的光传播。