[技术]设计和分析GRIN扩散器（完整） [复制链接]

1.模拟任务 1Df,a#,y"  
pSXEJ 2k  
 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。 :^5>wD
u{  
 设计包括两个步骤： Qqh^E_O  
- 设计相位函数来生成一个角谱Top Hat分布。 ILNXaJ'0a  
- 基于相位调制来计算对应的折射率调制。 ~9bv Wd1D  
 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。 w?i)/q  
A`g.[7  
_V&x`ks  
照明光束参数 <oQ6ZX  
+2El  
VH[l\I(h  
波长：632.8nm Gg}t-_M  
激光光束直径（1/e2）：700um 8M~u_`6  
i
!tc  
理想输出场参数 4NJVW+:2  
88#N~
j~P  
OFp#<o,p  
直径：1° +~:x}QwGT  
分辨率：≤0.03° -GFwFkWm  
效率：>70% q{[1fE"[K4  
杂散光：<20% g(1"GKg3K  
y%JF8R;n  
_E&U?>g+  
2.设计相位函数 t={poQC~  
pA*i!.E/b  
&D)Hz  
qR_SQ VN  
 相位的设计请参考会话编辑器 @::lJDGVv  
 Sc563_GRIN_Diffuser_1.seditor和优化文档Sc563_GRIN_Diffuser_2.dp。 4I z.fAw  
 设计没有离散相位级的phase-only传输。 y>
4p~  
raSF3b/0  
3.计算GRIN扩散器 MV9r5|3-  
 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。 s* @QT8%  
 最大折射率调制为△n=+0.05。 =1eV   
 最大层厚度如下： V@Ax}<$A  
$vz_
%Y  
4.计算折射率调制 N-Qu/,~+  
,=yOek}  
从IFTA优化文档中显示优化的传输 z_'dRw  
xJ$Rs/9C  
 将传输相位转变为实部，通过函数Manipulation→Field Quantity Operations→Move→Phase to Real。 S3nB:$_-;  
p1C_`f N,  
DZ,<Jmg&e*  
 生成正向函数，通过Manipulation→Amplitude/Real Part Manipulation→Lift Positive函数。 BF>T*Z-Ki  
vs*>onCf  
e#K rg
UG  
 乘以最大调制折射率（0.05），通过Manipulation→Operation with Constant→Multiply Constant函数。 F_K  
K6ciqwUO  
 PE^eP}O1  
 将数据转换成数据阵列：Manipulation→Create Numerical Data Array（参见下一张）。 \A` gK\/h  
$ V3n~.=  
w 7Cne%J8  
dvC0 <*V  
 数据阵列可用于存储折射率调制。  |h  
 选择在下一个对话框中将实部转化为一个数据阵列图。 BDWim`DK"  
 插值应该设置为Nearest Neighbor来得到一个像素化折射率调制。 ^ sS>Mts  
4fZY8  
5.X/Y采样介质 9zmD6G!}t  
!Jk(&.  
 GRIN扩散器层将由双界面元件模拟。 6\%r6_.d  
 这个元件可以在平面层和任意折射率调制之间进行模拟。 ,G/\@x%  
 元件厚度对应于层厚度12.656μm。 pM1=UF  
 折射率调制由采样x/y调制介质模拟。 ~JIywzcf8  
|~7+/VvI+  
oXnC"y}0P  
t`N ">c"  
 基材丙烯酸的离散数据应该从miscellaneous材料目录中加载。 (N)r#"FV  
 折射率调制的数据阵列必须设置到介质中。 SJso'6 g  
 应该选择像素化折射率调制。 [Od>NO,n+]  
(xI)"{   
H(  
 优化的GRIN介质是周期性结构。 只优化和指定一个单周期。 8XLxT(YFIs  
 介质必须切换到周期模式。周期是1.20764μm×1.20764μm。 Xw&QrTDS`  
SD)5?{6<  
6.通过GRIN介质传播 F<6KaZ|  
;D%$Eh&oma  
?j &V:kF  
@m*&c*r  
 通过折射率调制层传播的传播模型： 2tm~QL  
- 薄元近似 g(ZeFOn  
- 分步光束传播方法。 }S'I DHla  
 对于这个案例，薄元近似足够准确。 MzBfHt'Rk  
 在传播面板上选择传播方法，并且编辑传播设置。 Y\ #.EVz  
 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）。 n's2/9x  
jx^|2  
7.模拟结果 Jnh;;<  
ujI 3tsl  
!=8L.^5c  
8.结论 Co
{MIuL  
x!Z:K5%O  
 VirtualLab Fusion支持设计GRIN衍射光学元件和全息图。 eO|^Lu]+  
 优化的GRIN元件可以生成任意的二维强度分布。 '6Pu[^x  
 可以模拟通过x/y平面上任意调制的介质中的光传播。