[技术]设计和分析GRIN扩散器（完整） [复制链接]

1.模拟任务 ?0X.Ith^.  
g(^l>niF:  
 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。 =G :H)i  
 设计包括两个步骤： 'cv/"26#  
- 设计相位函数来生成一个角谱Top Hat分布。 YoA$Gw2  
- 基于相位调制来计算对应的折射率调制。 -M}iDBJx>#  
 设计相位函数是基于案例DO.002。在开始设计一个梯度折射率扩散器之前，我们迫切地推荐您先阅读这个案例。 mLO6`]p{H  
I(SE)%!%S  
oxZ(qfjS  
照明光束参数 @Ia ~9yOY  
th{h)( +H  
t~Ax#H  
波长：632.8nm Z"u/8  
激光光束直径（1/e2）：700um so*7LM?ib>  
B=7L+6  
理想输出场参数 c-F&4V  
\kx9V|A'  
F(9
T;F  
直径：1° +]X^b
B[  
分辨率：≤0.03° _=b[b]Ec$s  
效率：>70% ' BpRiN  
杂散光：<20% P%c<0y"O:>  
~JJv 2  
B4C`3@a  
2.设计相位函数 42M3c&@P  
;_!;D#:  
'Tn$lh  
Y]PZ| G)  
 相位的设计请参考会话编辑器 }PVB+i M  
 Sc563_GRIN_Diffuser_1.seditor和优化文档Sc563_GRIN_Diffuser_2.dp。 6*E7}  
 设计没有离散相位级的phase-only传输。 (DU{o\
=  
ofJ@\xS  
3.计算GRIN扩散器 J{Jxb1:c  
 GRIN扩散器应该包含一个1mm厚度石英玻璃作为基板，和一个折射率调制的丙烯酸薄层。 WG,{:|!E  
 最大折射率调制为△n=+0.05。 %/7`G-a.B  
 最大层厚度如下： j,Y=GjfGM  
9ccEF6o0=  
4.计算折射率调制 SFHa(JOS  
btOC\bUMfD  
从IFTA优化文档中显示优化的传输 ?^5x d1>E  
j<[<qU:  
 将传输相位转变为实部，通过函数Manipulation→Field Quantity Operations→Move→Phase to Real。 <}evOw2  
BmZd,}{  
d;z`xy(C  
 生成正向函数，通过Manipulation→Amplitude/Real Part Manipulation→Lift Positive函数。 @m6E*2Gg  
:\ S3[(FV  
|b@-1  
 乘以最大调制折射率（0.05），通过Manipulation→Operation with Constant→Multiply Constant函数。 y(HR1vQ;Z  
C..O_Zn{g  
li'#< "R?'  
 将数据转换成数据阵列：Manipulation→Create Numerical Data Array（参见下一张）。 F[lHG,g-  
+ad 2  
I<$lpU_H  
p8Pvctc  
 数据阵列可用于存储折射率调制。 rei<{woX  
 选择在下一个对话框中将实部转化为一个数据阵列图。 /2c?+04+  
 插值应该设置为Nearest Neighbor来得到一个像素化折射率调制。 K
F.?b]  
2axH8ONMu  
5.X/Y采样介质 3Cpix,Dc  
9%x[z%06  
 GRIN扩散器层将由双界面元件模拟。 fQ<V_loP.@  
 这个元件可以在平面层和任意折射率调制之间进行模拟。 {d)+a$qj  
 元件厚度对应于层厚度12.656μm。 x`$4  
 折射率调制由采样x/y调制介质模拟。 *@yYqI<1a  
M/BBNT  
9s}--_k?F2  
DpA)Z??  
 基材丙烯酸的离散数据应该从miscellaneous材料目录中加载。 ^OUkFH;dG?  
 折射率调制的数据阵列必须设置到介质中。 |XQ!xFB  
 应该选择像素化折射率调制。 TOQvZ?_
 
aw(P@9]  
^ H'|iju  
 优化的GRIN介质是周期性结构。 只优化和指定一个单周期。 GDk/85cv0$  
 介质必须切换到周期模式。周期是1.20764μm×1.20764μm。 lGxG$0`;;  
s3q65%D  
6.通过GRIN介质传播 VBOq~>V6(v  
L%!jj7,9-  
qh=lF_%uj  
ZI1[jM{4^F  
 通过折射率调制层传播的传播模型： D.RHvo~6  
- 薄元近似 JMoWA0f  
- 分步光束传播方法。 =!7yX;|  
 对于这个案例，薄元近似足够准确。 Zcc6E2  
 在传播面板上选择传播方法，并且编辑传播设置。 `74A'(u_  
 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）。 K2&pTA~OR  
}lhJt|
qc  
7.模拟结果 *F=wMWa  
t&ngOF  

$L?stgU  
8.结论 &0M^UvO  
@L`t/OD  
 VirtualLab Fusion支持设计GRIN衍射光学元件和全息图。 m~#O ~)  
 优化的GRIN元件可以生成任意的二维强度分布。 ) ~X\W\  
 可以模拟通过x/y平面上任意调制的介质中的光传播。