[技术]设计和分析GRIN扩散器（完整） [复制链接]

1.模拟任务 <)u`~$n2  
/Y'Vh^9/T  
 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。 @&1ZB6OCb:  
 设计包括两个步骤： G*-b}f
 
- 设计相位函数来生成一个角谱Top Hat分布。 c&AygqN  
- 基于相位调制来计算对应的折射率调制。 ]`kmjn  
 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。 s (zL   
jg.QRny^  
ig/%zA*Bo  
照明光束参数 KU8Jbl*   
w)Q0_2p.  
#)C[5?{SNq  
波长：632.8nm 1XD,uoxB  
激光光束直径（1/e2）：700um #wV8X`g  
nPye,"A Ol  
理想输出场参数 _NMm/]mN /  
<Dwar>
}  
B oC5E#;G  
直径：1° @ Wd9I;hWv  
分辨率：≤0.03° %`r?c<P}  
效率：>70% LN@F+CyDc  
杂散光：<20% DP3PYJ%+B  
xO&eRy?%  
y~F,0"N\r  
2.设计相位函数 ;*:Pw?'  
n p\TlUc  
go'-5in(  
dvt9u9Vg=  
 相位的设计请参考会话编辑器 l]8D7(g   
 Sc563_GRIN_Diffuser_1.seditor和优化文档Sc563_GRIN_Diffuser_2.dp。 nv@8tdrc  
 设计没有离散相位级的phase-only传输。 ~])t 6i  
v 8$>rwB  
3.计算GRIN扩散器 5u*-L_  
 GRIN扩散器应该包含一个1mm厚度石英玻璃作为基板，和一个折射率调制的丙烯酸薄层。 gK[YQXfTy  
 最大折射率调制为△n=+0.05。 U$_xUG  
 最大层厚度如下： ][?G/*k  
oxz OA  
4.计算折射率调制 ]Bjyi[#bg  
(X?%^^e!  
从IFTA优化文档中显示优化的传输 C/TF-g-_Y  
m<j8cJ(  
 将传输相位转变为实部，通过函数Manipulation→Field Quantity Operations→Move→Phase to Real。 NiU2@zgl  
:}@g6   
|MFF7z{%  
 生成正向函数，通过Manipulation→Amplitude/Real Part Manipulation→Lift Positive函数。 M#As0~y  
f;1K5Y  
G0^2Wk[  
 乘以最大调制折射率（0.05），通过Manipulation→Operation with Constant→Multiply Constant函数。 ;|vpwB@B
 
%<an9WMF  
>hk=VyU;  
 将数据转换成数据阵列：Manipulation→Create Numerical Data Array（参见下一张）。 il:$sd  
(^u1~1E 5  
FRg^c kb"  
L1Iz<>  
 数据阵列可用于存储折射率调制。 DGAX3N;r6{  
 选择在下一个对话框中将实部转化为一个数据阵列图。 v"OY 1<8  
 插值应该设置为Nearest Neighbor来得到一个像素化折射率调制。 ?34 e-  
.pN`;*7`  
5.X/Y采样介质 &Nczv"TM  
;uwRyd  
 GRIN扩散器层将由双界面元件模拟。 %2XHNW  
 这个元件可以在平面层和任意折射率调制之间进行模拟。 ;)!Sp:mHX  
 元件厚度对应于层厚度12.656μm。 #ZYVc|sT+  
 折射率调制由采样x/y调制介质模拟。 2ioQb`=  
vfq%H(  
WC.t_"@  
BbgnqzU  
 基材丙烯酸的离散数据应该从miscellaneous材料目录中加载。 )0Me?BRp  
 折射率调制的数据阵列必须设置到介质中。 JWMpPzs  
 应该选择像素化折射率调制。 jC7&s$>Q"g  
O'W0q;rT  
($}`R xj1@  
 优化的GRIN介质是周期性结构。 只优化和指定一个单周期。 ub;ZtsM,%  
 介质必须切换到周期模式。周期是1.20764μm×1.20764μm。 !!`!|w  
U`Wauv&  
6.通过GRIN介质传播 ^V#@QPK9  
/4vG3  
TJ1+g \  
4)U.5FBk )  
 通过折射率调制层传播的传播模型： 1. rj'  
- 薄元近似 m"o ;L3  
- 分步光束传播方法。
pb$~b\s]=  
 对于这个案例，薄元近似足够准确。 #1c_evH  
 在传播面板上选择传播方法，并且编辑传播设置。 uwjGDw  
 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）。 zJ)*Z,7  
{6~l$  
7.模拟结果 D,g1<:<  
2EfF
=Fm>  
`~ * @q!  
8.结论 
<oo  
DXa-rk8  
 VirtualLab Fusion支持设计GRIN衍射光学元件和全息图。 LWHd~"eU  
 优化的GRIN元件可以生成任意的二维强度分布。 3Ei5pX=g  
 可以模拟通过x/y平面上任意调制的介质中的光传播。