[技术]设计和分析GRIN扩散器（完整） [复制链接]

1.模拟任务 !e@G[%k  
GjZ@fnF  
 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。 >SpXB:wx  
 设计包括两个步骤： vb/
*ILS  
- 设计相位函数来生成一个角谱Top Hat分布。 '7o
'u]  
- 基于相位调制来计算对应的折射率调制。 hu~02v5  
 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。 :p@H  
b7R#tT  
^(m`5]qr7J  
照明光束参数 )?~3fb6^  
#b\&Md|;  
g!~&PT)*  
波长：632.8nm ^% BD  
激光光束直径（1/e2）：700um i,rP/A^q  
!jY/}M~F1  
理想输出场参数 Jpg_$~k  
}`6-^lj  
N%;Q[*d@/  
直径：1° GbUcNROr  
分辨率：≤0.03° xou7j  
效率：>70% W093rNF~  
杂散光：<20% fI`T3Y!7  
-cyJjLL*  
6yk  
2.设计相位函数 eHK}U+"\  
j>gO]*BX~  
ehCc N4V(  
seY0"ym&e  
 相位的设计请参考会话编辑器 Djx9TBZ5  
 Sc563_GRIN_Diffuser_1.seditor和优化文档Sc563_GRIN_Diffuser_2.dp。 /eDah3%d  
 设计没有离散相位级的phase-only传输。 @dX0gHU[c  
=sRd5aMs  
3.计算GRIN扩散器 a8M.EFa:  
 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。 mkYM/*qyM&  
 最大折射率调制为△n=+0.05。 9 U1)sPH;  
 最大层厚度如下： 9pE)S^P  
QnZR  
4.计算折射率调制 deaxb8'7  
X^%I 3  
从IFTA优化文档中显示优化的传输 C fQj7{  
#[sC H  
 将传输相位转变为实部，通过函数Manipulation→Field Quantity Operations→Move→Phase to Real。 V'c9DoSRI\  
8>j+xbw  
SZg+5MD;X  
 生成正向函数，通过Manipulation→Amplitude/Real Part Manipulation→Lift Positive函数。 S
As'u"EB  
7qon:]b4  
./kmI#gaV  
 乘以最大调制折射率（0.05），通过Manipulation→Operation with Constant→Multiply Constant函数。 M7yJ2u<Ty  
H;*:XLPF  
l,h
#RTfry  
 将数据转换成数据阵列：Manipulation→Create Numerical Data Array（参见下一张）。 Bp^>R`,  
[#j|TBMHM  
5<IUTso5h  
*[ Wh9 ,H  
 数据阵列可用于存储折射率调制。 +x G]
(?  
 选择在下一个对话框中将实部转化为一个数据阵列图。 \ :})R{  
 插值应该设置为Nearest Neighbor来得到一个像素化折射率调制。 Y~=5umNSX  
%P_\7YBC>  
5.X/Y采样介质 =%Ut&6}sQ  
jR@-h"2*A  
 GRIN扩散器层将由双界面元件模拟。 1}S_CR4XBs  
 这个元件可以在平面层和任意折射率调制之间进行模拟。 oLruYSaD  
 元件厚度对应于层厚度12.656μm。 i2)SSQ  
 折射率调制由采样x/y调制介质模拟。 rZGbU&ZM8  
9<7Q{  
b_V)]>v+  
Iay7Fkv  
 基材丙烯酸的离散数据应该从miscellaneous材料目录中加载。 1{o CMq/v  
 折射率调制的数据阵列必须设置到介质中。 Uw61X>y=  
 应该选择像素化折射率调制。  Ea\a:  
kGc)Un?'{U  
TM!R[-\  
 优化的GRIN介质是周期性结构。 只优化和指定一个单周期。 Y141Twjvd  
 介质必须切换到周期模式。周期是1.20764μm×1.20764μm。 $ }B"u;:SU  
=AgY8cF!sl  
6.通过GRIN介质传播 68I4MZK>4  
@GnsW;$*~.  
6ap,XFRMh  
uO[4 WZ  
 通过折射率调制层传播的传播模型： BD4.sd+H,  
- 薄元近似 M*c\=(  
- 分步光束传播方法。 G#dpSNV
3|  
 对于这个案例，薄元近似足够准确。 Om}&`AP};  
 在传播面板上选择传播方法，并且编辑传播设置。 "45BOw&72G  
 场采样必须设置为手动模式并且采样距离为4.5μm（半像素尺寸）。 i":-g"d  
F,:F9r?l,H  
7.模拟结果 b17p;wS  
a$aI%  
{B\.8)&8  
8.结论 }=f}@JlFB  
,nHz~Xi1t  
 VirtualLab Fusion支持设计GRIN衍射光学元件和全息图。 gLpWfT29V  
 优化的GRIN元件可以生成任意的二维强度分布。 _R5^4-Qe  
 可以模拟通过x/y平面上任意调制的介质中的光传播。