[技术]设计和分析GRIN扩散器（完整） [复制链接]

1.模拟任务 8.R~Y
s*  
!$|h[ct  
 本教程将介绍设计和分析生成Top Hat图案的折射率调制扩散器图层。 E A}Vb(2  
 设计包括两个步骤： r>gU*bs(  
- 设计相位函数来生成一个角谱Top Hat分布。 RFq&#3f$  
- 基于相位调制来计算对应的折射率调制。 l4`HuNR1  
 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。 [n{c,U F  
"
I`g(q#Uo  
#K_E/~  
照明光束参数 li~#6$  
Q]oCzSi  
Q(\2(x\  
波长：632.8nm E3<~C(APW  
激光光束直径（1/e2）：700um Fi!XaO  
xfJ&11fG2  
理想输出场参数 Fi*j}4F1  
n.\|NR'v  
C=|X]"*:u0  
直径：1° SF2<  
分辨率：≤0.03° V]I+>Zn| 7  
效率：>70% #3m7`}c  
杂散光：<20% `lA[-x~  
); <Le
6  
w`;>+_ E7  
2.设计相位函数 v<wR`7xG  
xIh,UW#  
~56F<=#,  
;^`WX}]C(  
 相位的设计请参考会话编辑器 ]&l%L4Z  
 Sc563_GRIN_Diffuser_1.seditor和优化文档Sc563_GRIN_Diffuser_2.dp。 :i>/aRNh1  
 设计没有离散相位级的phase-only传输。 !c3li .  
q&`>&k  
3.计算GRIN扩散器 +f- E8q  
 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.oh6wz  
 最大折射率调制为△n=+0.05。 UAi]hUq  
 最大层厚度如下： 1FQ_`wF4  
A(#4$}!n5  
4.计算折射率调制 :n t\uwh  
ID1/N)56  
从IFTA优化文档中显示优化的传输 +S3r]D3v/  
n-Qpg  
 将传输相位转变为实部，通过函数Manipulation→Field Quantity Operations→Move→Phase to Real。 YPY'[j(p`n  
OG&X7>'3I{  
UPI'O %  
 生成正向函数，通过Manipulation→Amplitude/Real Part Manipulation→Lift Positive函数。 |Q _]+[  
[)&(zJHX  
z8"(Yy7m  
 乘以最大调制折射率（0.05），通过Manipulation→Operation with Constant→Multiply Constant函数。 RU' WHk  
t:h~p-&QB  
yF#:*Vz>  
 将数据转换成数据阵列：Manipulation→Create Numerical Data Array（参见下一张）。 lx!9KQAM*  
`p.O  
\HsrUZ~  
s[HQq;S  
 数据阵列可用于存储折射率调制。 8aSH0dX  
 选择在下一个对话框中将实部转化为一个数据阵列图。 VP<_~OLc  
 插值应该设置为Nearest Neighbor来得到一个像素化折射率调制。 z2GT9  
4Nx]*\\  
5.X/Y采样介质 %!;6h^@
 
o/U"'FP  
 GRIN扩散器层将由双界面元件模拟。 ~!Q\\_  
 这个元件可以在平面层和任意折射率调制之间进行模拟。 -#ta/*TT:  
 元件厚度对应于层厚度12.656μm。 a &89K  
 折射率调制由采样x/y调制介质模拟。 B
Vt)~HZ  
l$s8O0-'T  
i1kTP9  
9se,c  
 基材丙烯酸的离散数据应该从miscellaneous材料目录中加载。 Qs^RhF\d  
 折射率调制的数据阵列必须设置到介质中。 I>jDM  
 应该选择像素化折射率调制。 Gpauy=4f  
J
:q:g*Wi  
-brn&1oJ  
 优化的GRIN介质是周期性结构。 只优化和指定一个单周期。 q["T6  
 介质必须切换到周期模式。周期是1.20764μm×1.20764μm。 e
{dYLQd  
{{\ d5CkX  
6.通过GRIN介质传播 y,`SLgBID  
EZ.|6oug\  
F5#P{zk|  
JlF$|y,gV,  
 通过折射率调制层传播的传播模型： Po
=@ 6oB  
- 薄元近似 y^SDt3Am  
- 分步光束传播方法。 ;6?VkF  
 对于这个案例，薄元近似足够准确。 .>{.!a  
 在传播面板上选择传播方法，并且编辑传播设置。 laQM*FLg  
 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）。 QE.a2 }  
abVz/R/o  
7.模拟结果 4l6+8/Y  

jd&kak
 
c-2##Pf_8O  
8.结论 F^v <z)x  
`V;vvHP A  
 VirtualLab Fusion支持设计GRIN衍射光学元件和全息图。 <~[A  
 优化的GRIN元件可以生成任意的二维强度分布。 iYyJq;
S   
 可以模拟通过x/y平面上任意调制的介质中的光传播。