[技术]设计和分析GRIN扩散器（完整） [复制链接]

1.模拟任务 p/ziFp
U  
u4Y6B ]Q  
 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。 >Jm-2W5J  
 设计包括两个步骤： pX>ua5Z  
- 设计相位函数来生成一个角谱Top Hat分布。 G]L0eV  
- 基于相位调制来计算对应的折射率调制。 jHkyF`<+  
 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。 bjM-Hd/K  
&%|xc{i  
w$D
G=!  
照明光束参数 cOzg/~\1  
f0-RhR  
/p"U  
波长：632.8nm 0=N4O!X9
 
激光光束直径（1/e2）：700um 5S&aI{;9<  
4/*]`  
理想输出场参数 K:}h\ In  
+}Kk
2Kg8  
v;)BVv  
直径：1° i:l80 GK  
分辨率：≤0.03° W@:^aH  
效率：>70% GAg.p?Sq  
杂散光：<20% QT`fix{  
?~F]@2)5w  
xT{TVHdU  
2.设计相位函数 C#A@)>  
'4J&Gpx  
Tx y]"_  
Ix( 6  
 相位的设计请参考会话编辑器 h=X7,2/<  
 Sc563_GRIN_Diffuser_1.seditor和优化文档Sc563_GRIN_Diffuser_2.dp。 -(6eVI  
 设计没有离散相位级的phase-only传输。 >=4sPF)  
5|yZEwq  
3.计算GRIN扩散器 'jh2**i 34  
 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。 II.<SC  
 最大折射率调制为△n=+0.05。 <$"7~i/X  
 最大层厚度如下： H"2U)HJl  
aF D="Zh  
4.计算折射率调制 Sv.KI{;v$  
r`?&m3IOP
 
从IFTA优化文档中显示优化的传输 u=(H#o<#  
6o$Z0mG  
 将传输相位转变为实部，通过函数Manipulation→Field Quantity Operations→Move→Phase to Real。 %0NLRfp  
F?!FD>L{`  
S|l&fb n  
 生成正向函数，通过Manipulation→Amplitude/Real Part Manipulation→Lift Positive函数。 YavfjS:2  
].LJt['%8  
D*|( p6v1&  
 乘以最大调制折射率（0.05），通过Manipulation→Operation with Constant→Multiply Constant函数。 kBrvl^D{5  
kJ/+IGV^v  
aLV~|$:2  
 将数据转换成数据阵列：Manipulation→Create Numerical Data Array（参见下一张）。 w(aUEWYL  
*hV4[=  
HTxB=Q|  
#X4LLS]VV  
 数据阵列可用于存储折射率调制。 oz
Vpfs  
 选择在下一个对话框中将实部转化为一个数据阵列图。 7}gA0fP9  
 插值应该设置为Nearest Neighbor来得到一个像素化折射率调制。 2q12yY f  
AzZi{Q ?  
5.X/Y采样介质 t9ER;
.e  
_\p`4
-.V  
 GRIN扩散器层将由双界面元件模拟。 AlUJ1^o)  
 这个元件可以在平面层和任意折射率调制之间进行模拟。 8^i\Y;6  
 元件厚度对应于层厚度12.656μm。
wbBE@RU>!  
 折射率调制由采样x/y调制介质模拟。 TV? ^c?{5  
L%f
-L.9`u  
2%bhW,?I  
,A
k ^nX  
 基材丙烯酸的离散数据应该从miscellaneous材料目录中加载。 C:Vv!u  
 折射率调制的数据阵列必须设置到介质中。 R j-jAH  
 应该选择像素化折射率调制。 *8/VSs  
xOhRTxic  
0"hiCGm'  
 优化的GRIN介质是周期性结构。 只优化和指定一个单周期。 6ezcS}:+  
 介质必须切换到周期模式。周期是1.20764μm×1.20764μm。 OthG7+eF  
r|M'TA~:  
6.通过GRIN介质传播 9-B@GFB;8  
k@
7kNMl  
gEE9/\>%-  
g/x_m.  
 通过折射率调制层传播的传播模型： S3;lKr  
- 薄元近似 *}7U`Aa  
- 分步光束传播方法。 %
z=`JhE"Q  
 对于这个案例，薄元近似足够准确。 b"^\)|*4;  
 在传播面板上选择传播方法，并且编辑传播设置。 &
ryiG  
 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）。 {JTmP`&l  
v< Ty|(gd  
7.模拟结果 #iiwD|  
Rb?~ Rs\  
%,XI]+d  
8.结论 9g96 d-  
l4zw]AYk+X  
 VirtualLab Fusion支持设计GRIN衍射光学元件和全息图。 6I"C~&dt  
 优化的GRIN元件可以生成任意的二维强度分布。 r-*l1([eW  
 可以模拟通过x/y平面上任意调制的介质中的光传播。