[技术]设计和分析GRIN扩散器（完整） [复制链接]

1.模拟任务 ys#i@  
1U,1)<z~u  
 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。 5H9r=a  
 设计包括两个步骤： Z,.G%"i3C  
- 设计相位函数来生成一个角谱Top Hat分布。 kZ=s'QRgL  
- 基于相位调制来计算对应的折射率调制。 4Ua>Yw0  
 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。 ^`D=GF^tX  
x{&
w?ng  
2+Wzf)tB  
照明光束参数 PG]%Bv57  

zY|klX})  
M+!x}$&v  
波长：632.8nm !(t,FYeH  
激光光束直径（1/e2）：700um 1>Q'R  
p)~lL  
理想输出场参数 ^bL
RVp1  
U/NBFc:[y:  
$@i"un;  
直径：1° ]LZ`LL'#Y_  
分辨率：≤0.03° Hp|}~xjn  
效率：>70% &''WRgZ}  
杂散光：<20% y4Er@8I`  
(7DXRcr<  
n$:IVX"2b  
2.设计相位函数 Urgtg37  
;;)`c/$  
^W7X(LQ*+  
Ux2U*a;  
 相位的设计请参考会话编辑器 1w"8~Z:UXV  
 Sc563_GRIN_Diffuser_1.seditor和优化文档Sc563_GRIN_Diffuser_2.dp。 #*>E*#?t  
 设计没有离散相位级的phase-only传输。 :L 3&FA  
iL7VFo:Q  
3.计算GRIN扩散器 vJ`.iRU|  
 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。 dXn%lJ  
 最大折射率调制为△n=+0.05。 vOgC>_x7  
 最大层厚度如下： 8by@iQ  
|~<N -~.C  
4.计算折射率调制 AddeaB5<  
?U7) XvQ  
从IFTA优化文档中显示优化的传输 V|>oGtt7  
T$=4O9G  
 将传输相位转变为实部，通过函数Manipulation→Field Quantity Operations→Move→Phase to Real。 J`*iZvW#Bx  
C_LvZ=  
{k(eNr,  
 生成正向函数，通过Manipulation→Amplitude/Real Part Manipulation→Lift Positive函数。 >ulY7~wUv  

(3dPLp:K  
ueG|*[  
 乘以最大调制折射率（0.05），通过Manipulation→Operation with Constant→Multiply Constant函数。 ~}DQT>7$  
Yct5V,X^  
n,O5".aa<  
 将数据转换成数据阵列：Manipulation→Create Numerical Data Array（参见下一张）。 4ujvD^  
jKIc09H|  
y}08~L?2  
k8]O65t|  
 数据阵列可用于存储折射率调制。 9PUes3"v  
 选择在下一个对话框中将实部转化为一个数据阵列图。 N]YtLa,t  
 插值应该设置为Nearest Neighbor来得到一个像素化折射率调制。 9F;S+)H4  
H0"=Vs,n  
5.X/Y采样介质 K^t?gt@k}  
fMf&?`V  
 GRIN扩散器层将由双界面元件模拟。 P6U%=xaC  
 这个元件可以在平面层和任意折射率调制之间进行模拟。 [XlB<P=|>  
 元件厚度对应于层厚度12.656μm。 TQ9D68 ,  
 折射率调制由采样x/y调制介质模拟。 <EO<x D=:  
#:ns64|  
P|jF6?C  
Dmdy=&G  
 基材丙烯酸的离散数据应该从miscellaneous材料目录中加载。 hF&}lPVtv  
 折射率调制的数据阵列必须设置到介质中。 MQcr^Y_  
 应该选择像素化折射率调制。 kVDe6},D7  
IJU0[EA]F  
y:}sD_m0W  
 优化的GRIN介质是周期性结构。 只优化和指定一个单周期。 pz doqAVI  
 介质必须切换到周期模式。周期是1.20764μm×1.20764μm。 ?PPZp6A3L=  
V7t!?xOL  
6.通过GRIN介质传播 >adV(V<  
eR!G[Cw-  
XT@Mzo49z\  
#-cTc&$O;  
 通过折射率调制层传播的传播模型： 'i>xf ^  
- 薄元近似 7]22"mc  
- 分步光束传播方法。 v vE\  
 对于这个案例，薄元近似足够准确。 g.Hio.fVd  
 在传播面板上选择传播方法，并且编辑传播设置。 $;D* n'8Fx  
 场采样必须设置为手动模式并且采样距离为4.5μm（半像素尺寸）。 Bo\D.a(T  
CP` XUpX`&  
7.模拟结果 yqSY9EX7  
]re'LC!d  
=7ydk"xM*  
8.结论 d$;/T('  
s'_,:R\VM>  
 VirtualLab Fusion支持设计GRIN衍射光学元件和全息图。 PCfo  
 优化的GRIN元件可以生成任意的二维强度分布。 Ttv9"z  
 可以模拟通过x/y平面上任意调制的介质中的光传播。