[技术]设计和分析GRIN扩散器（完整） [复制链接]

1.模拟任务 t~M0_TnXlP  
H8V@KB  
 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。 bj,cU)t0  
 设计包括两个步骤： i;fU],aK!  
- 设计相位函数来生成一个角谱Top Hat分布。 J;GYo|8  
- 基于相位调制来计算对应的折射率调制。 2Dw}o;1'  
 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。 :=?od 0]W  
]PQ6 em  
d8J(~$tXQN  
照明光束参数 g_;4@jwTP"  
X86r`}  
{xRO.699  
波长：632.8nm B3Daw/G  
激光光束直径（1/e2）：700um _g%,/y 9y  
v~:'t\n  
理想输出场参数 s|D[_N!|  
",pd 9  
FZ5 Ad&".@  
直径：1° K;*B$2Z#k  
分辨率：≤0.03° |*B9{/;4  
效率：>70% ImsyyeY]  
杂散光：<20% ?fX`z(Z  
`%_(_%K  
_18Aek  
2.设计相位函数 md;jj^8zj  
(05a9  
p9[gG\  
?U3~rro!  
 相位的设计请参考会话编辑器 R c  
 Sc563_GRIN_Diffuser_1.seditor和优化文档Sc563_GRIN_Diffuser_2.dp。 r<!/!}fE,  
 设计没有离散相位级的phase-only传输。 jIjW +D`  
~(}nd  
3.计算GRIN扩散器 |Ge!;v  
 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。 FJ2~SKWT  
 最大折射率调制为△n=+0.05。 Zp+orc7  
 最大层厚度如下： {w mP  
Y2W{?<99  
4.计算折射率调制 ]SUW"5L-  
I[KAW"  
从IFTA优化文档中显示优化的传输 G8lTIs4u;  
y*T@_on5  
 将传输相位转变为实部，通过函数Manipulation→Field Quantity Operations→Move→Phase to Real。 ,U.|+i{  
5`)
[FCQ  
T/P   
 生成正向函数，通过Manipulation→Amplitude/Real Part Manipulation→Lift Positive函数。 R'$1,ie  
7T?T0x3>  
/X;! F>  
 乘以最大调制折射率（0.05），通过Manipulation→Operation with Constant→Multiply Constant函数。 Ygc.0VKMR  
ne# %Gr  
Q|7;Zsd:  
 将数据转换成数据阵列：Manipulation→Create Numerical Data Array（参见下一张）。 ;!B>b)%  
<G#Q f|&  
Id{Ix(O  
uOJso2Mx  
 数据阵列可用于存储折射率调制。 3u oIYY  
 选择在下一个对话框中将实部转化为一个数据阵列图。 T1c&3  
 插值应该设置为Nearest Neighbor来得到一个像素化折射率调制。 Q&vU|y  
BHR(B]EI  
5.X/Y采样介质 =xr2-K)e  
eKe[]/}e9  
 GRIN扩散器层将由双界面元件模拟。 gW^0A)5  
 这个元件可以在平面层和任意折射率调制之间进行模拟。 v*^'|QyM7  
 元件厚度对应于层厚度12.656μm。 y6&o+;I$[  
 折射率调制由采样x/y调制介质模拟。 OQ+kOE&  
oT- Y  
f<vZ4 IU  
R:U!HE8j  
 基材丙烯酸的离散数据应该从miscellaneous材料目录中加载。 9^@#Ua  
 折射率调制的数据阵列必须设置到介质中。 vs{xr*Ft  
 应该选择像素化折射率调制。 4YA1~7R  
{i)FDdDGD  
QURpg/<U  
 优化的GRIN介质是周期性结构。 只优化和指定一个单周期。 E+P-)bRa  
 介质必须切换到周期模式。周期是1.20764μm×1.20764μm。 <AB({(  
*
a'I  
6.通过GRIN介质传播 |M|>/
U 8  
nBtKSNT#Q  
g3c,x kaO  
Oe&gTXo  
 通过折射率调制层传播的传播模型： m]&y&oz   
- 薄元近似 &,'CHBM  
- 分步光束传播方法。 ?-=<7 ~$  
 对于这个案例，薄元近似足够准确。 4K$_d,4`U  
 在传播面板上选择传播方法，并且编辑传播设置。 k#x"'yZ  
 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）。 m">2XGCn  
j5m]zh5\J=  
7.模拟结果 <1E5[9 q  
^`fqK4<  
8:k-]+#o  
8.结论 r[3 2'E  
oA4<AJ2  
 VirtualLab Fusion支持设计GRIN衍射光学元件和全息图。 ]f*.C9Y  
 优化的GRIN元件可以生成任意的二维强度分布。 ):nC&M\W~  
 可以模拟通过x/y平面上任意调制的介质中的光传播。