[技术]设计和分析GRIN扩散器（完整） [复制链接]

1.模拟任务 8UVmv=T  
E!P yL>){  
 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。 d|yAs5@  
 设计包括两个步骤： 6 jn3`D  
- 设计相位函数来生成一个角谱Top Hat分布。 lh;:M-b9  
- 基于相位调制来计算对应的折射率调制。 f|tjsZxQ  
 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。 &@yo;kB  
HI11Jl}{  
m-*hygkcDu  
照明光束参数 8{X"h#  
x" L20}  
07^iP>?  
波长：632.8nm ktpaU,%  
激光光束直径（1/e2）：700um uvG]1m#  
9uA>N  
理想输出场参数 Q{5kxw1ZF  
Ot6aRk  
T r1?620  
直径：1° vz7J-CH  
分辨率：≤0.03° :dQ B R  
效率：>70% <yH4HY  
杂散光：<20% ='
Y!+  
<yNM%P<Oy  
5Ezw ~hn  
2.设计相位函数 l)&X$3?tz  
ei[j1F  
Lja>8m  
ne_TIwfw-  
 相位的设计请参考会话编辑器 f m)pulz  
 Sc563_GRIN_Diffuser_1.seditor和优化文档Sc563_GRIN_Diffuser_2.dp。 t_$2CRG#  
 设计没有离散相位级的phase-only传输。 \Yc
'~2n  
sEGO2xeI  
3.计算GRIN扩散器 G#u6Am)T  
 GRIN扩散器应该包含一个1mm厚度石英玻璃作为基板，和一个折射率调制的丙烯酸薄层。 +>{Y.`a;Jo  
 最大折射率调制为△n=+0.05。 h1B16)  
 最大层厚度如下： AN/;)wc  
c_'OPJ  
4.计算折射率调制 2;DuHO1  
C8V/UbA /  
从IFTA优化文档中显示优化的传输 ~5CBEIF(NS  
U<_3^  
 将传输相位转变为实部，通过函数Manipulation→Field Quantity Operations→Move→Phase to Real。 YH\O
Fg@7  
C,ARXW1  
G <i@ 5\#  
 生成正向函数，通过Manipulation→Amplitude/Real Part Manipulation→Lift Positive函数。 lrIS{MJ+-  
rPLm5ni  
Vt".%d/`7  
 乘以最大调制折射率（0.05），通过Manipulation→Operation with Constant→Multiply Constant函数。 #/Vh|UeX  
IJ(  
,P70J
b  
 将数据转换成数据阵列：Manipulation→Create Numerical Data Array（参见下一张）。 ,0~n3G  
Wp!%-vzy&  
j/f?"VEr  
?&63#B,iZ  
 数据阵列可用于存储折射率调制。 j/_s"}m{  
 选择在下一个对话框中将实部转化为一个数据阵列图。 y)W@{@{kl  
 插值应该设置为Nearest Neighbor来得到一个像素化折射率调制。 Of[XKFn_  
3c]b)n~Y  
5.X/Y采样介质 117EZg]O  
e%@~MQ-  
 GRIN扩散器层将由双界面元件模拟。 1
^7hf;|#g  
 这个元件可以在平面层和任意折射率调制之间进行模拟。 }NzpiY9  
 元件厚度对应于层厚度12.656μm。 pgE}NlW  
 折射率调制由采样x/y调制介质模拟。 =F]FP5V  
KLitg6&P  
gy 3i+J  
P3)Nl^/  
 基材丙烯酸的离散数据应该从miscellaneous材料目录中加载。 p~BRh  
 折射率调制的数据阵列必须设置到介质中。 -bT)]gA2  
 应该选择像素化折射率调制。 a1+#3X.  
ly
y W  
AGQ#$fh>7=  
 优化的GRIN介质是周期性结构。 只优化和指定一个单周期。 ]yx$(6_U  
 介质必须切换到周期模式。周期是1.20764μm×1.20764μm。 Ay5i+)MD  
V )x$|!(  
6.通过GRIN介质传播 t\{'F7  
t>urc  
#Ssx!+q?  
T|7}EAR=b  
 通过折射率调制层传播的传播模型： %_RQx2  
- 薄元近似 Lvq>v0|  
- 分步光束传播方法。 s;S?;(QI  
 对于这个案例，薄元近似足够准确。 TarIPp  
 在传播面板上选择传播方法，并且编辑传播设置。 }L+L"l&  
 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）。 w$z}r  
T>x&T9  
7.模拟结果 A: 5x|  
9F)z4  
C":32_q  
8.结论 ^S UPi  
nrxo&9[@n  
 VirtualLab Fusion支持设计GRIN衍射光学元件和全息图。 "$ Y_UJT7  
 优化的GRIN元件可以生成任意的二维强度分布。 r@+ri1c  
 可以模拟通过x/y平面上任意调制的介质中的光传播。