[技术]设计和分析GRIN扩散器（完整） [复制链接]

1.模拟任务 Z@zo~*o  
pP| @Z{7d`  
 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。 aopPv&jY  
 设计包括两个步骤： t2dsYU/  
- 设计相位函数来生成一个角谱Top Hat分布。 :r q~5hK  
- 基于相位调制来计算对应的折射率调制。 }yT/UlU  
 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。 |T<aWZb^=  
[G}dPXD  
Nc\DXc-N  
照明光束参数 cY5&1Shb~  
L`nW&;w'  
!n-Sh<8  
波长：632.8nm Hu|Tj<S  
激光光束直径（1/e2）：700um _.s,gX  

AG,><UP  
理想输出场参数 ^#R`Upt
ib  
6e ?xu8|  
Ey=2zo^F  
直径：1° \IL)~5d  
分辨率：≤0.03° : @|Rj_S;  
效率：>70% eo]nkyYDP  
杂散光：<20% KrGl}|  
|m's)  
&~_F2]oM  
2.设计相位函数 5;)^o3X>  
:E")Zw&sW3  
@aS)=|Ls\  
}g+kU1y  
 相位的设计请参考会话编辑器 .YF1H<gwa  
 Sc563_GRIN_Diffuser_1.seditor和优化文档Sc563_GRIN_Diffuser_2.dp。 $ar^U  
 设计没有离散相位级的phase-only传输。 HyzSHI  
|ke0G  
3.计算GRIN扩散器 %+'Ex]B  
 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。 QM(xMq  
 最大折射率调制为△n=+0.05。 T_*inPf  
 最大层厚度如下： D\Ez~.H  
>w.;A%|N  
4.计算折射率调制 0qN`-0Yk  
"l&SRX?g  
从IFTA优化文档中显示优化的传输 # xO PF9  
Jr5S8c|"  
 将传输相位转变为实部，通过函数Manipulation→Field Quantity Operations→Move→Phase to Real。 m1W) PUy  
cW*v))@2  
V?EX`2S  
 生成正向函数，通过Manipulation→Amplitude/Real Part Manipulation→Lift Positive函数。 a"@f< wU~  
daSe
0:daJ  
gAqK/9;  
 乘以最大调制折射率（0.05），通过Manipulation→Operation with Constant→Multiply Constant函数。 O:0{vu9AQ  
Ek<Qz5)  
PMsb"=Ds  
 将数据转换成数据阵列：Manipulation→Create Numerical Data Array（参见下一张）。 $`lWW6>P  
a_Xwi:e<
 
GFFwk4n1  
}#s{."  
 数据阵列可用于存储折射率调制。 6w<rSUd'  
 选择在下一个对话框中将实部转化为一个数据阵列图。 :)lS9<Y}  
 插值应该设置为Nearest Neighbor来得到一个像素化折射率调制。 [63\2{_^v  
EV( F!&  
5.X/Y采样介质 uX-^9t  
KJ+6Y9b1  
 GRIN扩散器层将由双界面元件模拟。 T7nI/y  
 这个元件可以在平面层和任意折射率调制之间进行模拟。 [!)
HWgx  
 元件厚度对应于层厚度12.656μm。 L-(bw3Yr>  
 折射率调制由采样x/y调制介质模拟。 zTc;-,  
!;>s.]  
Z]Bv  
l
rJV
"H  
 基材丙烯酸的离散数据应该从miscellaneous材料目录中加载。 [RXLR#  
 折射率调制的数据阵列必须设置到介质中。 >N#Nz 0|(  
 应该选择像素化折射率调制。 nT?+^Ruc  
8y27O  
#QFz /6  
 优化的GRIN介质是周期性结构。 只优化和指定一个单周期。 e:HORc~U  
 介质必须切换到周期模式。周期是1.20764μm×1.20764μm。 vb^fx$V  
OB.rETg  
6.通过GRIN介质传播 *+rfRH]a  
E_~e/y"-  
bD{tsxm[9  
;B@#,6t/  
 通过折射率调制层传播的传播模型： _&]7  
- 薄元近似
:fj>JF\[  
- 分步光束传播方法。 2-@)'6"n  
 对于这个案例，薄元近似足够准确。 2|j=^  
 在传播面板上选择传播方法，并且编辑传播设置。 ^'=[+  
 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）。 ^N^G?{EV/#  
?1L<VL=b  
7.模拟结果 ^mLX}E]  
X{x(p  
8=$XhC  
8.结论 \0~?i6o  

ZP~H!
 
 VirtualLab Fusion支持设计GRIN衍射光学元件和全息图。 HN7tIz@Frc  
 优化的GRIN元件可以生成任意的二维强度分布。 Q
qQhQGV  
 可以模拟通过x/y平面上任意调制的介质中的光传播。