[技术]设计和分析GRIN扩散器（完整） [复制链接]

1.模拟任务 Q]*YIb~D  
T;-Zl[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。 Fa(}:Ug  
 设计包括两个步骤： qA- ya6  
- 设计相位函数来生成一个角谱Top Hat分布。 Z
$R2Z$f  
- 基于相位调制来计算对应的折射率调制。 k&nhF
9Y4  
 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。 !$q1m@K1  
':,6s  
l<<G".?  
照明光束参数 v{rc5 ]\R  
}9C5U>?  
;F&wGe  
波长：632.8nm t\2myR3  
激光光束直径（1/e2）：700um lwH&4K  
=#XsY,r  
理想输出场参数 >J=x";,D|~  
#( nheL  
<!,q:[ee5  
直径：1° w
AHb5>!  
分辨率：≤0.03° VmQ7M4j*  
效率：>70% - Pz )O@ ;  
杂散光：<20% ErC~,5dj;n  
#e%.z+7I  

|Y<ca   
2.设计相位函数 PiB)pUYj  
*f8,R"]-g  
QnxkD)f*0  
|
D^Q}uT  
 相位的设计请参考会话编辑器 ^&uWAQohL  
 Sc563_GRIN_Diffuser_1.seditor和优化文档Sc563_GRIN_Diffuser_2.dp。 o,) p*glO  
 设计没有离散相位级的phase-only传输。 -b@E@uAX/  
:Puv8[1i  
3.计算GRIN扩散器 >Z^7=5
K"O  
 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。 'OGOT0(  
 最大折射率调制为△n=+0.05。 ~4}m'#!  
 最大层厚度如下： (Cp:NS  
pb%#`2"  
4.计算折射率调制 `n-e.{O((  
9szE^kHS9  
从IFTA优化文档中显示优化的传输 X_ >B7(k   
d$rJW m5H  
 将传输相位转变为实部，通过函数Manipulation→Field Quantity Operations→Move→Phase to Real。 G%YD2<V  
iy tSC  
sSG]I%oB3  
 生成正向函数，通过Manipulation→Amplitude/Real Part Manipulation→Lift Positive函数。 ~s^&*KaA  
7k6rhf7H  
tBBN62^X  
 乘以最大调制折射率（0.05），通过Manipulation→Operation with Constant→Multiply Constant函数。 QBto$!})  
=mqV&FgRo  
!xo@i XL  
 将数据转换成数据阵列：Manipulation→Create Numerical Data Array（参见下一张）。 U7crbj;c)d  
wX 41R]pF  
s*k"-5  
>K\ 79<x|  
 数据阵列可用于存储折射率调制。 D~f.)kkC4  
 选择在下一个对话框中将实部转化为一个数据阵列图。 =|3L'cDC  
 插值应该设置为Nearest Neighbor来得到一个像素化折射率调制。 Q X@&~
 
FA{I S0  
5.X/Y采样介质 BpP\C!:^  
$Z28nPd/  
 GRIN扩散器层将由双界面元件模拟。 bT{P1nUu  
 这个元件可以在平面层和任意折射率调制之间进行模拟。 6\o.wq  
 元件厚度对应于层厚度12.656μm。 1Y9Ye?~jd  
 折射率调制由采样x/y调制介质模拟。 <2cq 0*$  
Y_/Kd7,\~  
UjKHGsDi4  
3C,e>zE}  
 基材丙烯酸的离散数据应该从miscellaneous材料目录中加载。 OD1ns  
 折射率调制的数据阵列必须设置到介质中。 6l_8Q w*5I  
 应该选择像素化折射率调制。 BC
$In!  
hChM hc  
6AQ;P  
 优化的GRIN介质是周期性结构。 只优化和指定一个单周期。 g"Ii'JZ?  
 介质必须切换到周期模式。周期是1.20764μm×1.20764μm。 *R~oA`
 
"\_}"0H  
6.通过GRIN介质传播 c7r
YG]  
rkD4}jV  
u|:VQzPd-  
%!.rP  
 通过折射率调制层传播的传播模型： BK /;HG  
- 薄元近似 RmNF]"3%  
- 分步光束传播方法。 rz7yAm  
 对于这个案例，薄元近似足够准确。 [\.>BK  
 在传播面板上选择传播方法，并且编辑传播设置。 %ANPv=  
 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）。 SiBbz4  
^cAJCbp7  
7.模拟结果 moo>~F _^  
i'5bPW  
v<c Hx/  
8.结论 8c/Ii"1  
8v6rS-iHP  
 VirtualLab Fusion支持设计GRIN衍射光学元件和全息图。 57MoO  
 优化的GRIN元件可以生成任意的二维强度分布。 !<X_XA  
 可以模拟通过x/y平面上任意调制的介质中的光传播。