[技术]设计和分析GRIN扩散器（完整） [复制链接]

1.模拟任务 NRG~ya >  
MW+DqT.h  
 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。 hmLI9TUe6  
 设计包括两个步骤： OPq|4xu  
- 设计相位函数来生成一个角谱Top Hat分布。 Si~wig2  
- 基于相位调制来计算对应的折射率调制。 Oz_CEMcy  
 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。 nIBeZof  
u:(=gj,~
x  
p}!)4EI=  
照明光束参数 /{8Y,pZbu  
?RG;q  
rDwd!Jet  
波长：632.8nm #WG;p(?:  
激光光束直径（1/e2）：700um t'W6Fmwkx  
)q4n
yT>M  
理想输出场参数 AriV4 +  
GFbn>dY  
I;_T_m4.q  
直径：1° rs>,p)  
分辨率：≤0.03° ] X]!xvN@  
效率：>70% /i@.Xg@:  
杂散光：<20% r/N
aoIrJV  
s/~[/2[bnf  
:&z!o"K  
2.设计相位函数 !}U3{L-  
f`>\bdz  
\&V[<]  
mGP%"R2X  
 相位的设计请参考会话编辑器 g9g ]X  
 Sc563_GRIN_Diffuser_1.seditor和优化文档Sc563_GRIN_Diffuser_2.dp。 @g#| srYD  
 设计没有离散相位级的phase-only传输。 3ZSU^v  
j&A9 &+w  
3.计算GRIN扩散器 G^|b*n!!  
 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。 ~PF,[$?4n  
 最大折射率调制为△n=+0.05。 l1 08.ao  
 最大层厚度如下： zTG1 0  
3#udzC  
4.计算折射率调制 PeEaF@#k  
c??m9=OX1  
从IFTA优化文档中显示优化的传输 H|?r_Ns  
*Y53bZ  
 将传输相位转变为实部，通过函数Manipulation→Field Quantity Operations→Move→Phase to Real。 ZZ!6O/M  
AoxORPp'  
&2@Rc?!6_P  
 生成正向函数，通过Manipulation→Amplitude/Real Part Manipulation→Lift Positive函数。 Oa@SyroF=  
Q(1R=4?.Z  
yl' IL#n]r  
 乘以最大调制折射率（0.05），通过Manipulation→Operation with Constant→Multiply Constant函数。 !.@:t`w  
J$jLGy&'  
}\N ~%?6D  
 将数据转换成数据阵列：Manipulation→Create Numerical Data Array（参见下一张）。 g;o5m}  
n~w[ajC/  
4T)`%Oo<}  
DBvozTsF~  
 数据阵列可用于存储折射率调制。 $'*{&/
@  
 选择在下一个对话框中将实部转化为一个数据阵列图。 5
|bfrc  
 插值应该设置为Nearest Neighbor来得到一个像素化折射率调制。 ph2 _P[S'  
yMgS0  
5.X/Y采样介质 5PpS/I:on  
!]7L9TGn  
 GRIN扩散器层将由双界面元件模拟。 @Y9tkJIt  
 这个元件可以在平面层和任意折射率调制之间进行模拟。 9a1R"%Z  
 元件厚度对应于层厚度12.656μm。 _a?x)3\v  
 折射率调制由采样x/y调制介质模拟。 vHPsHy7y  
b|k(:b-G&.  
pwVGe|h%,  
XK0lv8(  
 基材丙烯酸的离散数据应该从miscellaneous材料目录中加载。 /b4>0DXT5  
 折射率调制的数据阵列必须设置到介质中。 dt<P6pK-  
 应该选择像素化折射率调制。 $9Xn.,W  
1F2(MKOo!  
KlwBoC/{K  
 优化的GRIN介质是周期性结构。 只优化和指定一个单周期。 /(s N@kt  
 介质必须切换到周期模式。周期是1.20764μm×1.20764μm。 {FN4BC`3+  
VF<VyWFC0`  
6.通过GRIN介质传播 ~/K'n  
\)g}  
;t.)A3 PL  
J?&%fI
 
 通过折射率调制层传播的传播模型： _(@Vf=t  
- 薄元近似 gHWsKE
%  
- 分步光束传播方法。 `Z2-<:]6&a  
 对于这个案例，薄元近似足够准确。 e&<=+\ul  
 在传播面板上选择传播方法，并且编辑传播设置。 2rf#Bq?7  
 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）。 8*]dAft  
~>%%kQt  
7.模拟结果 )o::~ eu  
niPqzi  
6*tky;  
8.结论 BUBtK-n~"3  
,nniSG((3  
 VirtualLab Fusion支持设计GRIN衍射光学元件和全息图。 (gutDUO;  
 优化的GRIN元件可以生成任意的二维强度分布。 4%jQHOZ  
 可以模拟通过x/y平面上任意调制的介质中的光传播。