[技术]设计和分析GRIN扩散器（完整） [复制链接]

1.模拟任务 msVOH%wH  
e^ v.)  
 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。 2 !'A:;  
 设计包括两个步骤： 7EXI6jGJ|  
- 设计相位函数来生成一个角谱Top Hat分布。 b$Vz2Fzx  
- 基于相位调制来计算对应的折射率调制。 CZ nOui  
 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。 hUYd0qEbEt  
H"qOSf{  
-&<Whhs.@  
照明光束参数 n5{Xj:}  
y.[Mnj  
U^Xm)lL  
波长：632.8nm ij?  
激光光束直径（1/e2）：700um /PLn+-  

F$[ U|%*  
理想输出场参数 W^G>cC8.L  
|jM4E$  
%Qj;,#z  
直径：1°
|^A;&//  
分辨率：≤0.03° +Z85HY{  
效率：>70% t*?0D\b 2  
杂散光：<20% 6H'HxB4  
@'|)~,"bx  
KCWc`Oz  
2.设计相位函数 Ntbg`LGf'!  
uJ6DO#d`P  
X=>=5'  
e6!LSx}y  
 相位的设计请参考会话编辑器 ;$z$@@WC  
 Sc563_GRIN_Diffuser_1.seditor和优化文档Sc563_GRIN_Diffuser_2.dp。 / 4lvP  
 设计没有离散相位级的phase-only传输。 s&NX@  
nB!&Zq  
3.计算GRIN扩散器 xKFn.qFr  
 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。 b?Ki;[+O  
 最大折射率调制为△n=+0.05。 1|ra&(=)  
 最大层厚度如下： &o<F7U'R  
6,9o>zT%H  
4.计算折射率调制 /IsS;0K%L  
-Y='_4s  
从IFTA优化文档中显示优化的传输 eQ&ZX3*}  
I6Ce_|n ?k  
 将传输相位转变为实部，通过函数Manipulation→Field Quantity Operations→Move→Phase to Real。 5Lf{8UxI  
f-%NaTI  
LA`*_|}qcR  
 生成正向函数，通过Manipulation→Amplitude/Real Part Manipulation→Lift Positive函数。 Qm/u h  
l\sU  
HvVts\f  
 乘以最大调制折射率（0.05），通过Manipulation→Operation with Constant→Multiply Constant函数。 0A( +ZMd  
ZfB" E  
zSFDUZ]A3  
 将数据转换成数据阵列：Manipulation→Create Numerical Data Array（参见下一张）。 KhMSL  
3}/&w\$  
|M+<m">E  
&cu lbcz  
 数据阵列可用于存储折射率调制。 lhkwWbB  
 选择在下一个对话框中将实部转化为一个数据阵列图。 WH= EPOR,  
 插值应该设置为Nearest Neighbor来得到一个像素化折射率调制。 +gLPhX:`  
q5#J~n8Wr  
5.X/Y采样介质 l'3pQ;  
;dzL}@we  
 GRIN扩散器层将由双界面元件模拟。 *;Ed*ibf  
 这个元件可以在平面层和任意折射率调制之间进行模拟。 ~SnSEhE  
 元件厚度对应于层厚度12.656μm。 Et/&^&=\-  
 折射率调制由采样x/y调制介质模拟。 #/Eb*2C`b  
dS<C@(  
V7Mh-]  
)lZp9O  
 基材丙烯酸的离散数据应该从miscellaneous材料目录中加载。 YWxc-fPZ  
 折射率调制的数据阵列必须设置到介质中。 <NuUW9+  
 应该选择像素化折射率调制。 x(eb5YS  
]~E0gsq  
4A2?Uhpy  
 优化的GRIN介质是周期性结构。 只优化和指定一个单周期。 - h9?1vc7  
 介质必须切换到周期模式。周期是1.20764μm×1.20764μm。 d{E}6)1=  
7__Q1>o  
6.通过GRIN介质传播 ,Bal  

q@xBJ[IM  
FGh]S-A  
4-[J@  
 通过折射率调制层传播的传播模型： ]._LLSzWhg  
- 薄元近似 1)[]x9]^q'  
- 分步光束传播方法。  z~>pVs
  
 对于这个案例，薄元近似足够准确。 B!\;/Vk  
 在传播面板上选择传播方法，并且编辑传播设置。 57g</p  
 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）。 cJL'$`gWf  
:bC40@  
7.模拟结果 npNB{J[  
%Pqf{*d8  
f0BdXsV#g  
8.结论 *Otg*,\  
{Pc<u gfl  
 VirtualLab Fusion支持设计GRIN衍射光学元件和全息图。 j7)Ao*WN  
 优化的GRIN元件可以生成任意的二维强度分布。 [Ts"OPb%~  
 可以模拟通过x/y平面上任意调制的介质中的光传播。