[技术]设计和分析GRIN扩散器（完整） [复制链接]

1.模拟任务 Y*hCMy;  
6:2vP 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。 ^@]3R QB  
 设计包括两个步骤： >dT*rH3w  
- 设计相位函数来生成一个角谱Top Hat分布。 ce(#2o&`  
- 基于相位调制来计算对应的折射率调制。 N g,j#  
 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。 M=Wz  
%)n=x ne  
adw2x pj  
照明光束参数 4P0}+  
0YHFvy)  
Pc9H0\+Xk  
波长：632.8nm _f{{( 7  
激光光束直径（1/e2）：700um &{i{XcqH'  
0$njMnB2l  
理想输出场参数 SAz   
aDCwI:Li(  
I_BJH'!t  
直径：1° W>LR\]Ti@  
分辨率：≤0.03° =lC7gS!U  
效率：>70% /O9EQPm(  
杂散光：<20% +h$ 9\  
EQ ttoOO  
W8<%[-r  
2.设计相位函数 _G0x3  
c`W,~[Q<O+  
w>YDNOk  
[ 3HfQ  
 相位的设计请参考会话编辑器 olcDt&xv]  
 Sc563_GRIN_Diffuser_1.seditor和优化文档Sc563_GRIN_Diffuser_2.dp。 +n)9Tz5  
 设计没有离散相位级的phase-only传输。 OKV8zO  
9B4&m|g  
3.计算GRIN扩散器 #1[u(<AS  
 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。 Je{ykL?N  
 最大折射率调制为△n=+0.05。 q:(%*sY>  
 最大层厚度如下： Xeajxcop#  
ww/Uzv  
4.计算折射率调制 6nQq  
*](iS  
从IFTA优化文档中显示优化的传输 he4(hX^  
f5r0\7y0  
 将传输相位转变为实部，通过函数Manipulation→Field Quantity Operations→Move→Phase to Real。 D]}G.v1  
>V~E]P%@  
fIF8%J
^3  
 生成正向函数，通过Manipulation→Amplitude/Real Part Manipulation→Lift Positive函数。 kP"9&R`E  
:%.D78&  
7L??ae  
 乘以最大调制折射率（0.05），通过Manipulation→Operation with Constant→Multiply Constant函数。 =Uh$&m  
m2o0y++TjW  
g){<y~Mk  
 将数据转换成数据阵列：Manipulation→Create Numerical Data Array（参见下一张）。 KSvE~h[#+  
<qSC#[xu  
40/Y
\  
rKn~qVls  
 数据阵列可用于存储折射率调制。 0mnw{fE8_  
 选择在下一个对话框中将实部转化为一个数据阵列图。 pFXEu=$3  
 插值应该设置为Nearest Neighbor来得到一个像素化折射率调制。 ;fJ.8C  
(?c-iKGc  
5.X/Y采样介质 ]3gSQ7  
Zh,71Umz  
 GRIN扩散器层将由双界面元件模拟。 ,^:.dFH6  
 这个元件可以在平面层和任意折射率调制之间进行模拟。 : 'c&,oLY  
 元件厚度对应于层厚度12.656μm。 >bxS3FCX  
 折射率调制由采样x/y调制介质模拟。 M{\I8oOg  
s>en  
RpK@?[4s  
R2;  
 基材丙烯酸的离散数据应该从miscellaneous材料目录中加载。 O}P`P'Y|'  
 折射率调制的数据阵列必须设置到介质中。 w@pPcZ>z/  
 应该选择像素化折射率调制。 gSgr6TH0  
;,TFr}p`
 
"zc l|@  
 优化的GRIN介质是周期性结构。 只优化和指定一个单周期。 aYeR{Y]  
 介质必须切换到周期模式。周期是1.20764μm×1.20764μm。 GmG5[?)  
g\U-VZ6;p  
6.通过GRIN介质传播 JVJMgim)0  
>Q/Dk7#  
ebq4g387X  
}#J/fa9 !  
 通过折射率调制层传播的传播模型： :A
l!1BJQ
 
- 薄元近似 2|,VqVb  
- 分步光束传播方法。 Bwrx*J  
 对于这个案例，薄元近似足够准确。 =vPj%oLp'a  
 在传播面板上选择传播方法，并且编辑传播设置。 ~@!bsLSMU  
 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）。 XG?8s &  
GVz6-T~\>  
7.模拟结果 ibw;}^m(  
[m -bV$-d  

q| 7(  
8.结论 LscGTs,  
S@Y39  
 VirtualLab Fusion支持设计GRIN衍射光学元件和全息图。 W/ \g~=vo  
 优化的GRIN元件可以生成任意的二维强度分布。 0%B/,/PxD  
 可以模拟通过x/y平面上任意调制的介质中的光传播。