[技术]设计和分析GRIN扩散器（完整） [复制链接]

1.模拟任务 PCwc=  
3XB`|\:  
 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。 onmpMU7w  
 设计包括两个步骤： CF3x\6.q}  
- 设计相位函数来生成一个角谱Top Hat分布。 K. B\F)K  
- 基于相位调制来计算对应的折射率调制。 j|8!gW  
 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:$|O#  
p5qfv>E8)  
8VG}-  
照明光束参数 8+Tv@  
,FP
0n  
9{3_2CIL  
波长：632.8nm kIa16m  
激光光束直径（1/e2）：700um '0~?zP  
NA$)qX_  
理想输出场参数 3f$n8>mq  
/$clk=  
p*<I_QM!  
直径：1° 5s\;7>  
分辨率：≤0.03° ?f9M59(l  
效率：>70% EZ>(}  
杂散光：<20% v6DjNyg<x  
x~uDCbL  
Id^q!4Th9  
2.设计相位函数 $aEv*{$y  
G1
1KAq(  
U:99w  
x]`F#5j  
 相位的设计请参考会话编辑器 Ohgu*5!o  
 Sc563_GRIN_Diffuser_1.seditor和优化文档Sc563_GRIN_Diffuser_2.dp。 cQxUEY('+  
 设计没有离散相位级的phase-only传输。 G>:v1lde  
94O\M RQ*  
3.计算GRIN扩散器 Wm"q8-
<<  
 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。 vN v'%;L  
 最大折射率调制为△n=+0.05。 FO(QsR=\s  
 最大层厚度如下： 0827z  
4Th?q
{X  
4.计算折射率调制 _'Jjt9@S  
@i> r(
X  
从IFTA优化文档中显示优化的传输 1P"{TMd?  
$DfK}CT  
 将传输相位转变为实部，通过函数Manipulation→Field Quantity Operations→Move→Phase to Real。 FZ%h7Oe  
!wUznyYwt  
/~s<@<1!X  
 生成正向函数，通过Manipulation→Amplitude/Real Part Manipulation→Lift Positive函数。 Zgp9Uu}"  
$bKXP(  
<uBRLe`)  
 乘以最大调制折射率（0.05），通过Manipulation→Operation with Constant→Multiply Constant函数。 !4#qaH-Q  
4~A$u^scn  
l x;87MDs  
 将数据转换成数据阵列：Manipulation→Create Numerical Data Array（参见下一张）。 &n8Ja@Y]  
Y|b,pC|,  
_1Rw~}O  
` ;mQ"lO  
 数据阵列可用于存储折射率调制。 \"RCJadK  
 选择在下一个对话框中将实部转化为一个数据阵列图。 P@GU2[1  
 插值应该设置为Nearest Neighbor来得到一个像素化折射率调制。 bh5P98s  
&+(D< U  
5.X/Y采样介质 #J3}H  
#wT6IU1  
 GRIN扩散器层将由双界面元件模拟。 f*"T]AX0  
 这个元件可以在平面层和任意折射率调制之间进行模拟。 OA6i/3 #8  
 元件厚度对应于层厚度12.656μm。 ha;fxM]  
 折射率调制由采样x/y调制介质模拟。 zJ(DO>,p&  
At<MY`ka  
G"m0[|XH  
;{HDz$  
 基材丙烯酸的离散数据应该从miscellaneous材料目录中加载。 ?(R#  
 折射率调制的数据阵列必须设置到介质中。 p*g)-/mA  
 应该选择像素化折射率调制。 p{_*<"cfYn  
A{-S )Z3}  
;p~!('{P  
 优化的GRIN介质是周期性结构。 只优化和指定一个单周期。 B*}]'  
 介质必须切换到周期模式。周期是1.20764μm×1.20764μm。 c\>I0HH;!  
"|J6*s   
6.通过GRIN介质传播 aY,Bt
 
|uz<)  
toDi70o  
gfN=0Xj4  
 通过折射率调制层传播的传播模型： XRkUv>Yk  
- 薄元近似 Kv1~,j6  
- 分步光束传播方法。 f{L;,  
 对于这个案例，薄元近似足够准确。 'ParM
T  
 在传播面板上选择传播方法，并且编辑传播设置。 - |DWPU!"  
 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）。 *X
Wu)>*o  
-Wmb M]Z  
7.模拟结果 aj|PyX3P:  
2brY\c
F  
E(6P%(yt8  
8.结论 |6?s?tC"u  
S9$,.aq  
 VirtualLab Fusion支持设计GRIN衍射光学元件和全息图。 '3^q
W  
 优化的GRIN元件可以生成任意的二维强度分布。 nG5\vj,zB  
 可以模拟通过x/y平面上任意调制的介质中的光传播。