[技术]设计和分析GRIN扩散器（完整） [复制链接]

1.模拟任务 *qMjoP,  
:i
?c  
 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。 ~|KMxY(:  
 设计包括两个步骤： QBoX3w=  
- 设计相位函数来生成一个角谱Top Hat分布。 8v;T_VN  
- 基于相位调制来计算对应的折射率调制。 I GcR5/3  
 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。 < R@&<E6  
R<h0RKiM@  
gJOswN;([  
照明光束参数 Yic'p0< ?V  
jaux:fU  
n |,}   
波长：632.8nm E\}Q9,Z$  
激光光束直径（1/e2）：700um >273V+dy  
hW cM.  
理想输出场参数 =(k0^#++G  
>W8PLo+i  
hi]\M)l&x  
直径：1° KRcg  
分辨率：≤0.03° Y50$2%kM  
效率：>70% V|0UwS\n  
杂散光：<20% HoM8V"8B  
}% |GV  
R91u6r#  
2.设计相位函数 uoBPi[nK  
VHws9)  
p7O4CP>9[  
KQqQ@D&n  
 相位的设计请参考会话编辑器 GHWpL\A{8`  
 Sc563_GRIN_Diffuser_1.seditor和优化文档Sc563_GRIN_Diffuser_2.dp。 zjJyc?  
 设计没有离散相位级的phase-only传输。 2
,%ne(  
[ 06B)|s  
3.计算GRIN扩散器 UuA=qWC  
 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。 sAc)X!}  
 最大折射率调制为△n=+0.05。 Vk~}^;`Y  
 最大层厚度如下： `wG&Cy]v  
r>q
`# ~  
4.计算折射率调制 4]8PF  
7~`6~qg.  
从IFTA优化文档中显示优化的传输 a. 5`Q2  
%s)E}cGH  
 将传输相位转变为实部，通过函数Manipulation→Field Quantity Operations→Move→Phase to Real。 8@Km@o]?
 
X!_OOfueP8  
#wm)e)2@  
 生成正向函数，通过Manipulation→Amplitude/Real Part Manipulation→Lift Positive函数。 &q` =xF  
%BHq2~J  
m :^,qC  
 乘以最大调制折射率（0.05），通过Manipulation→Operation with Constant→Multiply Constant函数。 gA) F  
qC|re!K  
%F/tbXy{  
 将数据转换成数据阵列：Manipulation→Create Numerical Data Array（参见下一张）。 wy&*6>.  
;[zx'e?!  
J<zg 'Jk^  
,wEM  
 数据阵列可用于存储折射率调制。 >\p}UPx  
 选择在下一个对话框中将实部转化为一个数据阵列图。 Ul@'z|  
 插值应该设置为Nearest Neighbor来得到一个像素化折射率调制。 y! 1NS  
<?n
r"V  
5.X/Y采样介质 6<~y!\4;F  
EX5kF  
 GRIN扩散器层将由双界面元件模拟。 Tp6ysjao  
 这个元件可以在平面层和任意折射率调制之间进行模拟。 JT-Zo OZ  
 元件厚度对应于层厚度12.656μm。 6$5M^3$-  
 折射率调制由采样x/y调制介质模拟。 `4p
9K  
Zj<T#4?8  
Gsh2  
Mo<p+*8u:  
 基材丙烯酸的离散数据应该从miscellaneous材料目录中加载。 4'8.f5  
 折射率调制的数据阵列必须设置到介质中。 Y\x Xo?  
 应该选择像素化折射率调制。 J8D-a!  
t-Fl"@s
 
liB>~DVC  
 优化的GRIN介质是周期性结构。 只优化和指定一个单周期。 NV;tsuA|  
 介质必须切换到周期模式。周期是1.20764μm×1.20764μm。 Yb\36|  
U5PCj ]-Xt  
6.通过GRIN介质传播 fjJIF%  
?d%}K76V<  

5~? J  
- |'wDf?H  
 通过折射率调制层传播的传播模型： D.GSl  
- 薄元近似 A,/S/_Q=  
- 分步光束传播方法。 @'
y"D  
 对于这个案例，薄元近似足够准确。 ^YZ#P0 y  
 在传播面板上选择传播方法，并且编辑传播设置。 M;bQid@BG  
 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）。 `jkn*:m  
:4Vt  
7.模拟结果 yiUdUw/  
\#}%E h b  
wDG4rN9x  
8.结论 sOW|TN>y\  
+Lr0i_al  
 VirtualLab Fusion支持设计GRIN衍射光学元件和全息图。 kgu+q\?  
 优化的GRIN元件可以生成任意的二维强度分布。 b
+_E)4  
 可以模拟通过x/y平面上任意调制的介质中的光传播。