[技术]设计和分析GRIN扩散器（完整） [复制链接]

1.模拟任务 M%f96XUM  
8UB-(~  
 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。 (o_wv  
 设计包括两个步骤： Bb];qYuCO  
- 设计相位函数来生成一个角谱Top Hat分布。 4LYeacL B  
- 基于相位调制来计算对应的折射率调制。 `B;^:u  
 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。 1F'j.1  
be`\O  
]|[,N>  
照明光束参数 }E$^!q{  
VsOn j~@  
:)+|q  
波长：632.8nm e:IUO1#  
激光光束直径（1/e2）：700um vMJv.O>HW  
)*N]Q  
理想输出场参数 [3++Q-rR=  
#SQao;>  
n~\"W  
直径：1° Y5fwmH,a-  
分辨率：≤0.03° ev>gh0  
效率：>70% 5nIm7vlQm  
杂散光：<20% HK>!%t0S  
vX})6O  
[QA@XBy6  
2.设计相位函数 xZt]s3?  
)sG`sET]`f  
Z
^9;sb,x  
']1j Mn  
 相位的设计请参考会话编辑器 msS5"Qr  
 Sc563_GRIN_Diffuser_1.seditor和优化文档Sc563_GRIN_Diffuser_2.dp。 W[A;VOj0$  
 设计没有离散相位级的phase-only传输。 uJ,>Y# ?  
:0ZFbIy  
3.计算GRIN扩散器 l)`bm/k]V  
 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。 ZRO   
 最大折射率调制为△n=+0.05。 W0eb9g`s  
 最大层厚度如下： *+h2,Z('a  
Cul^b_UmP#  
4.计算折射率调制 Sf[ZGY)  
LBT
{I)-K  
从IFTA优化文档中显示优化的传输 xuQ$67F`;z  
jdV E/5  
 将传输相位转变为实部，通过函数Manipulation→Field Quantity Operations→Move→Phase to Real。 1HxE0>  
0EfM~u  
8D[P*?O  
 生成正向函数，通过Manipulation→Amplitude/Real Part Manipulation→Lift Positive函数。 B*E:?4(<P  
QbqEe/*$_  
@#Jc!p7)  
 乘以最大调制折射率（0.05），通过Manipulation→Operation with Constant→Multiply Constant函数。 GQ ZEMy7  
\;&9h1?Mn  
/\_`Pkd3m  
 将数据转换成数据阵列：Manipulation→Create Numerical Data Array（参见下一张）。 :9q=o|T6D  
QPgM<ns  
hv te)  
l)GV&V  
 数据阵列可用于存储折射率调制。 k$?zh$  
 选择在下一个对话框中将实部转化为一个数据阵列图。 %qL0=ad  
 插值应该设置为Nearest Neighbor来得到一个像素化折射率调制。 1 *'SP6g  
K.G}*uy  
5.X/Y采样介质 O]RP?'vO  
eZR{M\Q  
 GRIN扩散器层将由双界面元件模拟。 M~7gUb|  
 这个元件可以在平面层和任意折射率调制之间进行模拟。 jSp4eq
 
 元件厚度对应于层厚度12.656μm。 ae( o:G  
 折射率调制由采样x/y调制介质模拟。  M]:4X_  
Ss+e*e5Ht  
(D F{l?4x-  
'}4LHB;:  
 基材丙烯酸的离散数据应该从miscellaneous材料目录中加载。 &yN@(P)  
 折射率调制的数据阵列必须设置到介质中。 %YLdie6c  
 应该选择像素化折射率调制。 tKgPKWP   
L}lOA,EF  
V|xKvH  
 优化的GRIN介质是周期性结构。 只优化和指定一个单周期。 UbKdB  
 介质必须切换到周期模式。周期是1.20764μm×1.20764μm。 / 2>\Z(  
1?sR1du,  
6.通过GRIN介质传播 bS_fWD-  
o,(MB[|hQ  
=7pLU+ u  
vQ"EI1=7Z  
 通过折射率调制层传播的传播模型： H5uWI  
- 薄元近似 nBv|5$w:  
- 分步光束传播方法。 z(L
\I  
 对于这个案例，薄元近似足够准确。 Y,z15i3j?  
 在传播面板上选择传播方法，并且编辑传播设置。 9{_D"h}}  
 场采样必须设置为手动模式并且采样距离为4.5μm（半像素尺寸）。 1wSJw  
R
f2$k/lZ  
7.模拟结果 Q`}1 B   
*#{[9d  
.q#2 op  
8.结论 YFgQ!\&59  
VXlTA>a }  
 VirtualLab Fusion支持设计GRIN衍射光学元件和全息图。 )]~'zOE_  
 优化的GRIN元件可以生成任意的二维强度分布。 VE1 B"s</  
 可以模拟通过x/y平面上任意调制的介质中的光传播。