[技术]设计和分析GRIN扩散器（完整） [复制链接]

1.模拟任务 +&h<:/ V  
5WvtvSO  
 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。 -9z!fCu3  
 设计包括两个步骤： %gE*x #  
- 设计相位函数来生成一个角谱Top Hat分布。 kls 6Dk#  
- 基于相位调制来计算对应的折射率调制。 \bPSy0  
 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。
[GqQ6\  
&`IC3O5  
wz=c#}0dB  
照明光束参数 1z$K
54Mj  
%d#h<e|,.  
@is!VzE  
波长：632.8nm %^CoWbU  
激光光束直径（1/e2）：700um NhYce>  
qTUyax  
理想输出场参数 B6#^a  
(Ld,<!eN0  
8\/$cP"<^  
直径：1° V*1hoC#  
分辨率：≤0.03° "MNI_C#{  
效率：>70% 8\{1y:|  
杂散光：<20% AeN$AqQd/  
Oq3]ZUVa  
84}Pu%  
2.设计相位函数 +<o}@hefY2  
T@)|0M  
\hr2#!  
#%$U-ti  
 相位的设计请参考会话编辑器 2j <Y>Y  
 Sc563_GRIN_Diffuser_1.seditor和优化文档Sc563_GRIN_Diffuser_2.dp。 +#V.6i  
 设计没有离散相位级的phase-only传输。 >`(]&o6<$  
r(VznKSx  
3.计算GRIN扩散器 |`,AAa  
 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。 3BzC'nplm  
 最大折射率调制为△n=+0.05。 ?6T\uzL +%  
 最大层厚度如下： J70r`   
dFVx*{6  
4.计算折射率调制 +9!=pRq  
yT<,0~F9  
从IFTA优化文档中显示优化的传输 9H#;i]t&  
Z]\VOA>  
 将传输相位转变为实部，通过函数Manipulation→Field Quantity Operations→Move→Phase to Real。 -b`O"Ck*  
aoP=7d|K/  
8%EauwAx  
 生成正向函数，通过Manipulation→Amplitude/Real Part Manipulation→Lift Positive函数。 \\UO
p
l  
,\Uc/wR  
?)V?6"fFP  
 乘以最大调制折射率（0.05），通过Manipulation→Operation with Constant→Multiply Constant函数。 > t~2  
!}pvrBS  
xjK@Q1MJ  
 将数据转换成数据阵列：Manipulation→Create Numerical Data Array（参见下一张）。 7Z[6_WD3  
.TpM3b#r  
fx3oA}  

I:Q3r"1  
 数据阵列可用于存储折射率调制。 =Hf`yH\#  
 选择在下一个对话框中将实部转化为一个数据阵列图。 V3v/hV:  
 插值应该设置为Nearest Neighbor来得到一个像素化折射率调制。 DICS6VG}  
T7qE 2  
5.X/Y采样介质 /|#";QsPN  
`m+o^!SGe  
 GRIN扩散器层将由双界面元件模拟。 k!)Pl,nJ  
 这个元件可以在平面层和任意折射率调制之间进行模拟。 %s*F~E  
 元件厚度对应于层厚度12.656μm。 q'1 86L87  
 折射率调制由采样x/y调制介质模拟。 e.VR9O]G  
w gU2q|  
j~k+d$a  
wZKEUJpQ  
 基材丙烯酸的离散数据应该从miscellaneous材料目录中加载。 o
/mGd~  
 折射率调制的数据阵列必须设置到介质中。 9Vtn62+  
 应该选择像素化折射率调制。 4>t=r\"4  

"i~~Q'=7  
S~Yu;  
 优化的GRIN介质是周期性结构。 只优化和指定一个单周期。 C}(9SASs%  
 介质必须切换到周期模式。周期是1.20764μm×1.20764μm。 TtP2>eh-  
yf2$HF  
6.通过GRIN介质传播 @]X5g8h  
SB=%(]S  
>0.a#-u^  
Pm!/#PtX  
 通过折射率调制层传播的传播模型： 'uU{.bq  
- 薄元近似 Geyj`t  
- 分步光束传播方法。 qfsu# R  
 对于这个案例，薄元近似足够准确。 w}r~Wk^dLI  
 在传播面板上选择传播方法，并且编辑传播设置。 S F&EVRv  
 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）。 6;#Rd|  
B dKD%CJ[  
7.模拟结果 m!_*Q  
q1vsvL9Q  
1cY,)Z%l #  
8.结论 &~#y-o"  
!TeI Jm/l  
 VirtualLab Fusion支持设计GRIN衍射光学元件和全息图。 R/?ZbMn]!  
 优化的GRIN元件可以生成任意的二维强度分布。 ,'>O#kD  
 可以模拟通过x/y平面上任意调制的介质中的光传播。