[技术]设计和分析GRIN扩散器（完整） [复制链接]

1.模拟任务 KbA?7^zo`  
%H]ptH5  
 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。 YoBDvV":@  
 设计包括两个步骤： e&&53?  
- 设计相位函数来生成一个角谱Top Hat分布。 Bu#VMkchJ  
- 基于相位调制来计算对应的折射率调制。 YS/Yd[ e  
 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。 ]&lY%"U$i  
&m-PC(W+  
RO 4Z?tz  
照明光束参数 CxwoBuG=?  
MygfT[_  
[YlKR'_  
波长：632.8nm :bwjJ
}F  
激光光束直径（1/e2）：700um wl#@lOv-P  
\hDlTp}  
理想输出场参数 M l Jo`d  
'>-gi}z7  
-zOdU}91Ao  
直径：1° )u[emv$  
分辨率：≤0.03° /5(Yy}  
效率：>70% TQpfQ  
杂散光：<20% p@xf^[50k  
RtTJ5@V(  
haK3?A,"_A  
2.设计相位函数 `6~
Aoe  
Yc_8r+;(  
=;Rtdy/Yn%  
+Elf
Z4  
 相位的设计请参考会话编辑器 J8uLJ  
 Sc563_GRIN_Diffuser_1.seditor和优化文档Sc563_GRIN_Diffuser_2.dp。 ,|y:" s  
 设计没有离散相位级的phase-only传输。 &Sw%<N*r  
+6HVhoxU#  
3.计算GRIN扩散器 ^o3"#r{:+  
 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。 a{^m-fSaR"  
 最大折射率调制为△n=+0.05。 Z}mLLf E  
 最大层厚度如下： 3x{t(  
+ jc!5i .  
4.计算折射率调制 \2N!:%k  
e!N:,`R 5  
从IFTA优化文档中显示优化的传输 JTO~9>$ B  
_aGOb;h  
 将传输相位转变为实部，通过函数Manipulation→Field Quantity Operations→Move→Phase to Real。 l?Udn0F  
uki#/GzaO  
}vxw*8d?  
 生成正向函数，通过Manipulation→Amplitude/Real Part Manipulation→Lift Positive函数。 :W!7mna  
I`-8Air5f  
x+Ttl4  
 乘以最大调制折射率（0.05），通过Manipulation→Operation with Constant→Multiply Constant函数。 Q sZx) bO  
xST8|H  
6& e3Nt  
 将数据转换成数据阵列：Manipulation→Create Numerical Data Array（参见下一张）。 <"{qk2LS1  
j9eTCJqB  
}zkHJxZgE  
Tl(^  
 数据阵列可用于存储折射率调制。 7Ri46Tkt  
 选择在下一个对话框中将实部转化为一个数据阵列图。 '&x#rjo#  
 插值应该设置为Nearest Neighbor来得到一个像素化折射率调制。 sqEI4~514  
R;s?$;I  
5.X/Y采样介质 h`KFL/fT  
G_;)a]v8)  
 GRIN扩散器层将由双界面元件模拟。 ^o^H3m  
 这个元件可以在平面层和任意折射率调制之间进行模拟。 2D75:@JL}|  
 元件厚度对应于层厚度12.656μm。 B~]k#Ot)  
 折射率调制由采样x/y调制介质模拟。 Y2a5bc P  
e@Fo^#ImDx  
w~(1
%p/  
Wvbf"h
q  
 基材丙烯酸的离散数据应该从miscellaneous材料目录中加载。 *w^C"^*  
 折射率调制的数据阵列必须设置到介质中。 S^-DK~Xt4  
 应该选择像素化折射率调制。 x2OaPlG,&V  
Aw}"gpL  
[B+yyBtx  
 优化的GRIN介质是周期性结构。 只优化和指定一个单周期。 5b*M*e&=C  
 介质必须切换到周期模式。周期是1.20764μm×1.20764μm。 ~HTmO;HNf"  
'n{Nvt.c  
6.通过GRIN介质传播 pWy=W&0~qf  
XC4X-j3
 
{IxA)v-`  
+]*zlE\N`  
 通过折射率调制层传播的传播模型： .<jr0,i  
- 薄元近似 OVm\  
- 分步光束传播方法。 $;
1#To  
 对于这个案例，薄元近似足够准确。 pf1BN@ t  
 在传播面板上选择传播方法，并且编辑传播设置。 &~8oQC-eF  
 场采样必须设置为手动模式并且采样距离为4.5μm（半像素尺寸）。 *,e:]!*  
kE:nsXI )  
7.模拟结果 DK$X2B"cV  
&M46&^Jho  
M9!HQ   
8.结论 
m_
.>C  
G9Y#kBr  
 VirtualLab Fusion支持设计GRIN衍射光学元件和全息图。 4lr(,nPRD  
 优化的GRIN元件可以生成任意的二维强度分布。 #
r#1JtT  
 可以模拟通过x/y平面上任意调制的介质中的光传播。