[技术]设计和分析GRIN扩散器（完整） [复制链接]

1.模拟任务 8AgKK=C=  
&U7INUL  
 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$=UA%  
 设计包括两个步骤： }X?M6;$)  
- 设计相位函数来生成一个角谱Top Hat分布。 o{r<=X ysM  
- 基于相位调制来计算对应的折射率调制。 W0_ pO  
 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。 5N.-m;s  
SNl% ?j| f  
HJ^SqSm  
照明光束参数 m?)REE  
}XcYIo#+t  
gR\-%<42  
波长：632.8nm mA2L~=v#  
激光光束直径（1/e2）：700um , tb\^  
;FfDi*S7  
理想输出场参数 Tt\h#E  
"J(0J  
+p"}F PIK  
直径：1° ,C97|6rC  
分辨率：≤0.03° (RBzpAiH  
效率：>70% x4=Sm0Ro|V  
杂散光：<20% lo< t5~GQ  
\{u 9Kc  
/;{E}`  
2.设计相位函数 l>){cI/D#  
56`Tna,t  
qr<RMs  
nkTpUbS'f?  
 相位的设计请参考会话编辑器 %pG^8Q()   
 Sc563_GRIN_Diffuser_1.seditor和优化文档Sc563_GRIN_Diffuser_2.dp。 0s'h2={iI  
 设计没有离散相位级的phase-only传输。 1XXuFa&  
[Rxb
b+,U  
3.计算GRIN扩散器 k3yA*Ec  
 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。 1O,:fTG<  
 最大折射率调制为△n=+0.05。 ;eY.4/*R  
 最大层厚度如下： K6d2}!5  
qEJ#ce]G  
4.计算折射率调制 EJ@&vuDd$  
='G-wX&k  
从IFTA优化文档中显示优化的传输 }huFv*<@'  
CR8szMa  
 将传输相位转变为实部，通过函数Manipulation→Field Quantity Operations→Move→Phase to Real。 ATzFs]~K;  
B9(@.  
oT0TbZu%  
 生成正向函数，通过Manipulation→Amplitude/Real Part Manipulation→Lift Positive函数。 ?[VL 2dP0  
X%rsa7H3J  
P+:DLex  
 乘以最大调制折射率（0.05），通过Manipulation→Operation with Constant→Multiply Constant函数。 R(AS$<p{!>  
,[UK32KWI  
NXHe;G  
 将数据转换成数据阵列：Manipulation→Create Numerical Data Array（参见下一张）。 r7^oqEp@B  
wG@f~$  
6"YcM:5~  
YG_|L[/#  
 数据阵列可用于存储折射率调制。 PrqyJ  
 选择在下一个对话框中将实部转化为一个数据阵列图。 (|9t+KP  
 插值应该设置为Nearest Neighbor来得到一个像素化折射率调制。 /N9ct4 {^  
m"/ o4  
5.X/Y采样介质 Aw$+Ew[8 2  
<q.Q,_cW  
 GRIN扩散器层将由双界面元件模拟。 9T#${NK  
 这个元件可以在平面层和任意折射率调制之间进行模拟。 8vqx}2  
 元件厚度对应于层厚度12.656μm。 .L@gq/x)  
 折射率调制由采样x/y调制介质模拟。 SxI-pH'  
(Cb;=:3G  
!rsGCw!Pg  
nq5qUErew  
 基材丙烯酸的离散数据应该从miscellaneous材料目录中加载。 JnIE6@g<y  
 折射率调制的数据阵列必须设置到介质中。 ^_gH}~l+U  
 应该选择像素化折射率调制。 XY^]nm-{I  
^).  
Qg]+&8!*  
 优化的GRIN介质是周期性结构。 只优化和指定一个单周期。 p|+TgOYOc  
 介质必须切换到周期模式。周期是1.20764μm×1.20764μm。 6UKZ0~R  
$a'}7Q_  
6.通过GRIN介质传播 i_e%HG  
gY&WH9sp?9  
`?G&w.Vs  
BUS4 T#D  
 通过折射率调制层传播的传播模型： $1 t IC_  
- 薄元近似 E?- ~*T
 
- 分步光束传播方法。 =Hbf()cN)  
 对于这个案例，薄元近似足够准确。 v>0I=ut  
 在传播面板上选择传播方法，并且编辑传播设置。 xn=#4:f  
 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）。 bH.SUd)  
\q@Co42n\  
7.模拟结果 sBk|KG  

R-YNg  
wxo*\WLe  
8.结论 UC_o;  
"H#pN;)+  
 VirtualLab Fusion支持设计GRIN衍射光学元件和全息图。 $5:I~-mx  
 优化的GRIN元件可以生成任意的二维强度分布。 :s*t\09V7  
 可以模拟通过x/y平面上任意调制的介质中的光传播。