[技术]设计和分析GRIN扩散器（完整） [复制链接]

1.模拟任务 $-sHWYZ  
eehb1L2(b  
 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。 ;NI
Tc  
 设计包括两个步骤： 97!;.f-  
- 设计相位函数来生成一个角谱Top Hat分布。 8bld3p"^  
- 基于相位调制来计算对应的折射率调制。 rFL;'Cj@  
 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。 *0=j?~&  
Er?&Y,o  
?&1!vz  
照明光束参数 ~Z'?LV<t  
3h`f6  
P~X2^bw  
波长：632.8nm R4:b{)=O  
激光光束直径（1/e2）：700um nAdf=D'P  
l,5+@i`5i  
理想输出场参数  t"oeQ*d%  
_X x/(.O  
\,0oX!<YY  
直径：1° 5:_}zu|!u  
分辨率：≤0.03° b4N[)%@  
效率：>70% IW] rb/H  
杂散光：<20% 3/eca  

fe_5LC"  
6.yu-xm
 
2.设计相位函数 
;9QEK]@  
}Jj}%XxKs  
@f3E`8  
-aCKRN8
5  
 相位的设计请参考会话编辑器 FfT

`;j  
 Sc563_GRIN_Diffuser_1.seditor和优化文档Sc563_GRIN_Diffuser_2.dp。 (TT}6j  
 设计没有离散相位级的phase-only传输。 Ml-6OvQ7g  
Uw<nxD/+  
3.计算GRIN扩散器 [ub e6  
 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。 !R`
{ TbN  
 最大折射率调制为△n=+0.05。 $6R-5oQ  
 最大层厚度如下： 8zW2zkv2|#  
 o-B$J?  
4.计算折射率调制 &mS^ZyG  
 N4TV  
从IFTA优化文档中显示优化的传输 G$('-3@i`w  
@-`*m+$U6  
 将传输相位转变为实部，通过函数Manipulation→Field Quantity Operations→Move→Phase to Real。 0?|<I{z2  
`C'H.g\>2Q  
U-k`s[dv  
 生成正向函数，通过Manipulation→Amplitude/Real Part Manipulation→Lift Positive函数。 +X 88;-  
&s>Jb?_5Mx  
M x"\5i  
 乘以最大调制折射率（0.05），通过Manipulation→Operation with Constant→Multiply Constant函数。 ;L ^o*`  
k)TpnH! "  
Q\sK"~@3  
 将数据转换成数据阵列：Manipulation→Create Numerical Data Array（参见下一张）。 cQ}{[YO  
deh*Ib:(S  
!&@615Vtw  
[AJJSd/:  
 数据阵列可用于存储折射率调制。 jT;;/Fd3/  
 选择在下一个对话框中将实部转化为一个数据阵列图。 }4X0epPp;:  
 插值应该设置为Nearest Neighbor来得到一个像素化折射率调制。 V0a3<6@4  
9_h[bBx-'Q  
5.X/Y采样介质 <b*DQ:N  
sU^1wB Rj  
 GRIN扩散器层将由双界面元件模拟。 <(#ej4ar,  
 这个元件可以在平面层和任意折射率调制之间进行模拟。 6j|{`Zd)G  
 元件厚度对应于层厚度12.656μm。 9H1rO8k  
 折射率调制由采样x/y调制介质模拟。 lq7E4r  
2y1Sne=<Kb  
DzRFMYBR  
VuZr:-K/  
 基材丙烯酸的离散数据应该从miscellaneous材料目录中加载。 E2+`4g@{8<  
 折射率调制的数据阵列必须设置到介质中。 9%obq/Lb  
 应该选择像素化折射率调制。 \o3gKoL%  
+&H4m=D-#a  
j<e2d7oN  
 优化的GRIN介质是周期性结构。 只优化和指定一个单周期。 1X1dG#:  
 介质必须切换到周期模式。周期是1.20764μm×1.20764μm。 hOK8(U0  
4s oJ.j8  
6.通过GRIN介质传播 E=O\0!F|b  
[()koU#w.  
uCB=u[]y4  
&5!8F(7  
 通过折射率调制层传播的传播模型： |;{6&S  
- 薄元近似 >y+B  
- 分步光束传播方法。 X2"/%!65{  
 对于这个案例，薄元近似足够准确。 Yx`n:0  
 在传播面板上选择传播方法，并且编辑传播设置。 b|(:[nB  
 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）。 "d}Gp9+$VY  
V0Hj8}l;M  
7.模拟结果 &uVnZ@o42  
uhq8  
w&.aQGR#  
8.结论 7a}k  
F((4U"   
 VirtualLab Fusion支持设计GRIN衍射光学元件和全息图。 x.4m|f0;  
 优化的GRIN元件可以生成任意的二维强度分布。 y8xE 6i  
 可以模拟通过x/y平面上任意调制的介质中的光传播。