[技术]设计和分析GRIN扩散器（完整） [复制链接]

1.模拟任务 |,bP`Z  
zRU9Q2Y  
 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。 {+~ JTrp  
 设计包括两个步骤： c@
E;v<r'  
- 设计相位函数来生成一个角谱Top Hat分布。 v9\U2j  
- 基于相位调制来计算对应的折射率调制。 5cvvdO*C0  
 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。 rp '^]Zx  
~6"=d  
oVTXn=cYDp  
照明光束参数 2Z-[x9t  
u`.3\Geh  
Y{Ff I+  
波长：632.8nm A`--*$8\  
激光光束直径（1/e2）：700um Dm
@h'*  
XU`ly3!  
理想输出场参数 1{ H=The  
qeW.
~B!B  
-Qn l)JB  
直径：1° g~ii^[W  
分辨率：≤0.03° }4g$aTc  
效率：>70% )oALB vX  
杂散光：<20% #bJp)&LO  
MK-+[K  
~?4BP%g-y  
2.设计相位函数 r$1b=m,0d  
 y!dw{Lz  
l^XOW- ;u  
cyLl,OA  
 相位的设计请参考会话编辑器 m68>`  
 Sc563_GRIN_Diffuser_1.seditor和优化文档Sc563_GRIN_Diffuser_2.dp。 3-=AmRxW't  
 设计没有离散相位级的phase-only传输。 M&jlUr&l  
x=Aq5*A0  
3.计算GRIN扩散器 bU/4KZ'-^  
 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。 v}J0j  
 最大折射率调制为△n=+0.05。 9Trk&OB  
 最大层厚度如下： 0~z`>#W,  
K^6d_b&  
4.计算折射率调制 33SCHQ  
`M*jrkM]x  
从IFTA优化文档中显示优化的传输 b9ud8wLE[  
(&1.!R[X  
 将传输相位转变为实部，通过函数Manipulation→Field Quantity Operations→Move→Phase to Real。 @tJ4^<`P{  
.R@s6}C`}=  
Sgr. V)  
 生成正向函数，通过Manipulation→Amplitude/Real Part Manipulation→Lift Positive函数。 s3T7M:DM4  
sq;!5qK  
/k[8xb  
 乘以最大调制折射率（0.05），通过Manipulation→Operation with Constant→Multiply Constant函数。 @eZBwFe  
|g>
Q3E  
h-//v~V)  
 将数据转换成数据阵列：Manipulation→Create Numerical Data Array（参见下一张）。 |VzXcV-"8)  
u|Oc+qA(  
::+;PRy_E  
Z^}[CQ&Am  
 数据阵列可用于存储折射率调制。 j/_&]6!
  
 选择在下一个对话框中将实部转化为一个数据阵列图。 W"*2,R[}%  
 插值应该设置为Nearest Neighbor来得到一个像素化折射率调制。 $hHV Ie]+  
CPL,QVO9  
5.X/Y采样介质 b\KbF/T  
|d z2Drc  
 GRIN扩散器层将由双界面元件模拟。 6:L2oW 6}{  
 这个元件可以在平面层和任意折射率调制之间进行模拟。 98)C 7N'  
 元件厚度对应于层厚度12.656μm。 2X[oge0@  
 折射率调制由采样x/y调制介质模拟。 SSxz
1y  
{NQCe0S+p  
.heU Ir,  
).IyjHY  
 基材丙烯酸的离散数据应该从miscellaneous材料目录中加载。 ,v 2^Ui  
 折射率调制的数据阵列必须设置到介质中。 ^%!SKhRIK  
 应该选择像素化折射率调制。 c_C
VZR?  
$5/d?q-ts{  
G
@`ZDn  
 优化的GRIN介质是周期性结构。 只优化和指定一个单周期。 -)B_o#2=2  
 介质必须切换到周期模式。周期是1.20764μm×1.20764μm。 $qr6LIKGw  
|`
?&  
6.通过GRIN介质传播 k0O5c[j  
K9.Gjw  
>d=pl}-kOQ  
mhX66R  
 通过折射率调制层传播的传播模型： |`Noj+T47I  
- 薄元近似 fN&uat7  
- 分步光束传播方法。 #AB5}rPEI  
 对于这个案例，薄元近似足够准确。 rjiHP;-t1  
 在传播面板上选择传播方法，并且编辑传播设置。 gC7Po  
 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）。 Ef?hkq7X<  
;x2o|#`b  
7.模拟结果 YvcV801Go  
$i6z)]rjg  
},#7  
8.结论 :\qapFV  
8PH4v\tJEK  
 VirtualLab Fusion支持设计GRIN衍射光学元件和全息图。 /gl8w-6  
 优化的GRIN元件可以生成任意的二维强度分布。 09anQHa  
 可以模拟通过x/y平面上任意调制的介质中的光传播。