[技术]设计和分析GRIN扩散器（完整） [复制链接]

1.模拟任务 {>.>7{7  
CT5Y/E?}  
 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。 B {i&
~k  
 设计包括两个步骤： z(d4)z 8'6  
- 设计相位函数来生成一个角谱Top Hat分布。 8SD}nFQ  
- 基于相位调制来计算对应的折射率调制。 2_olT_#  
 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。 TSyzdnMvz  
V}`M<A6:  
pa] TeH  
照明光束参数 L+Nsi~YVq  
jCWu\Oe  
c=t*I0-OVS  
波长：632.8nm nJ# XVlHc  
激光光束直径（1/e2）：700um q=[U}{  
`p"U  
理想输出场参数 lZ~+u  
px&=((Z7>  
$u,GVq~  
直径：1° |,fh)vO  
分辨率：≤0.03° ]]V^:"ne  
效率：>70% DM/hcY$MW  
杂散光：<20% fle0c^=  
'j /q76uXV  
7jZrU|:yu(  
2.设计相位函数 j];1"50?  
`t\z   
/Y^7Rl  
bVmvjY4  
 相位的设计请参考会话编辑器 ?HxS)Pqq  
 Sc563_GRIN_Diffuser_1.seditor和优化文档Sc563_GRIN_Diffuser_2.dp。 &(\@sxAyZ  
 设计没有离散相位级的phase-only传输。 ?xHtn2(q  
LsotgQ8   
3.计算GRIN扩散器 & ^!v*=z  
 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。 XkoWL  
 最大折射率调制为△n=+0.05。 @S}|Ccfc_  
 最大层厚度如下： &.*T\3UO  
e6es0D[>5  
4.计算折射率调制 (jneEo=vr  
]*h&hsS0  
从IFTA优化文档中显示优化的传输 Gm*Uv6?H?  
^AH-+#5  
 将传输相位转变为实部，通过函数Manipulation→Field Quantity Operations→Move→Phase to Real。 )ldUayJ  
{G]`1Q1DR  
H.;yLL=  
 生成正向函数，通过Manipulation→Amplitude/Real Part Manipulation→Lift Positive函数。 z5I^0'  
9w$7VW;  
jM[f[  
 乘以最大调制折射率（0.05），通过Manipulation→Operation with Constant→Multiply Constant函数。 dTgM"k  
6A@Lj*:2m  
v @_?iC"`  
 将数据转换成数据阵列：Manipulation→Create Numerical Data Array（参见下一张）。 up7x)w:  
z+2u-jG  

[@s=J)H  
8ST~$!z$  
 数据阵列可用于存储折射率调制。 8s&2gn1  
 选择在下一个对话框中将实部转化为一个数据阵列图。 i!ds{`d  
 插值应该设置为Nearest Neighbor来得到一个像素化折射率调制。 t-a`.y  
#s/{u RYQ  
5.X/Y采样介质 <X9T-b"$h  
Wpa$B )xg  
 GRIN扩散器层将由双界面元件模拟。 -{r!M(47  
 这个元件可以在平面层和任意折射率调制之间进行模拟。 JiUT\y  
 元件厚度对应于层厚度12.656μm。 ]b!R-G!gV  
 折射率调制由采样x/y调制介质模拟。 y>&V
tN{E  
012:BZR  
1pl2;!  
6#/LyzZq|  
 基材丙烯酸的离散数据应该从miscellaneous材料目录中加载。 orK+B4  
 折射率调制的数据阵列必须设置到介质中。 ge@reGfsB1  
 应该选择像素化折射率调制。 .w=:+msL{(  
{!>E9Px  
Z@8MhJ  
 优化的GRIN介质是周期性结构。 只优化和指定一个单周期。 kkG_ +Y  
 介质必须切换到周期模式。周期是1.20764μm×1.20764μm。 C!
oksI  
+KYxw^k}"7  
6.通过GRIN介质传播 Zt7hzW  
t PAt?  
ArLz;#AOn  
y`T--v3mI  
 通过折射率调制层传播的传播模型： ~&vA_/M  
- 薄元近似 D'Jm!Ap  
- 分步光束传播方法。 z1)$  
 对于这个案例，薄元近似足够准确。 m.|qVN  
 在传播面板上选择传播方法，并且编辑传播设置。 Bl:{p>-q  
 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）。 O>kXysMv>  
&3+1D1"y/  
7.模拟结果 D6"~fjHh  
KLj4LOs  
GC,vQ\  
8.结论 y_;]=hEL  
j P{:A9T\  
 VirtualLab Fusion支持设计GRIN衍射光学元件和全息图。 1 yxZ  
 优化的GRIN元件可以生成任意的二维强度分布。 :4Id7Ce  
 可以模拟通过x/y平面上任意调制的介质中的光传播。