1.模拟任务 <3{>;^|e
_ba.oIc 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。 =:^f6"p&Z 设计包括两个步骤: PrEfJ? - 设计相位函数来生成一个角谱Top Hat分布。 m&6I@S2 - 基于相位调制来计算对应的折射率调制。 +oa>k
0 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。 `hl1R3nBM kkV*#IZ G9c2kX.Bf 照明光束参数 yuB\Z/
YksJ$yH^
Et"B8@'P
波长:632.8nm FPuF1@K
激光光束直径(1/e2):700um YjeHNPf upF^k%<y: 理想输出场参数 `SESj)W(y
IlP@a[:_
nTXM/
直径:1° ca!x{,Cvnj
分辨率:≤0.03° .Aa(
效率:>70% ( |Xc_nC
杂散光:<20% -*"Q-GO
E{Y)=tW[ UYOR@x # 2.设计相位函数 8` f=Eh VTJ,;p_UH 0%hOB:
,W&::/2<7
相位的设计请参考会话编辑器 \bWo"Yo
Sc563_GRIN_Diffuser_1.seditor和优化文档Sc563_GRIN_Diffuser_2.dp。 ?Kf?Z`9 *Y
设计没有离散相位级的phase-only传输。 hQDZ%>
S"joXmJ/-C 3.计算GRIN扩散器 J*'#!
xIa GRIN扩散器应该包含一个1mm厚度石英玻璃作为基板,和一个折射率调制的丙烯酸薄层。 T,Zfz9{n 最大折射率调制为△n=+0.05。 :k.C|V!W 最大层厚度如下: [n;GP@A]R 6`hHx=L 4.计算折射率调制 ;K<W<v5m0N q6
Rr? 从IFTA优化文档中显示优化的传输 ob;$yn7ZO1 B[6y2+6$0 将传输相位转变为实部,通过函数Manipulation→Field Quantity Operations→Move→Phase to Real。 aJ}Cqk j; )-K 3Ia z>./lu\ 生成正向函数,通过Manipulation→Amplitude/Real Part Manipulation→Lift Positive函数。 VWR6/,N^_ /tGj`C&qtw 4^rO K
乘以最大调制折射率(0.05),通过Manipulation→Operation with Constant→Multiply Constant函数。 Z3]ut#`
LZG~1tf 1k! xG$g0 将数据转换成数据阵列:Manipulation→Create Numerical Data Array(参见下一张)。 4{oS(Vl! yzQ^KqLH A~UDtXN*4
XT
'v7
数据阵列可用于存储折射率调制。 {:r8X
选择在下一个对话框中将实部转化为一个数据阵列图。 9&uWj'%ia
插值应该设置为Nearest Neighbor来得到一个像素化折射率调制。 n9Xs sl0
w-.=u3
5.X/Y采样介质 4chSo.= 4V b!Z-HL6
2m/=0sb\{ GRIN扩散器层将由双界面元件模拟。 O*7Gl G 这个元件可以在平面层和任意折射率调制之间进行模拟。 zf>r@>S!L 元件厚度对应于层厚度12.656μm。 hhVyz{u 折射率调制由采样x/y调制介质模拟。 HC*V\vz =8F]cW'1` :{Crc
j3`"9bY
基材丙烯酸的离散数据应该从miscellaneous材料目录中加载。 a D,(mw-7r
折射率调制的数据阵列必须设置到介质中。 On{p(|l
应该选择像素化折射率调制。 p;VHg
`II/nv0jn
^KK6 d
优化的GRIN介质是周期性结构。 H/Fq'FsQB
只优化和指定一个单周期。 \D37l_
介质必须切换到周期模式。周期是 9"YOj_z
1.20764μm×1.20764μm。 [j:]YR *[eh0$ 6.通过GRIN介质传播 naT;K0T= bQ"w%! k*8
ld-O
pU |SUM
通过折射率调制层传播的传播模型: Q'~2,%3<
- 薄元近似 hKtc
- 分步光束传播方法。 5`B!1
对于这个案例,薄元近似足够准确。 V@xlm
h,
在传播面板上选择传播方法,并且编辑传播设置。 2Rp5 E^s
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)。 {T]^C
6^]Y]) 7.模拟结果 EfR3$sp 4ISZyO= 角强度分布
(参见Sc563_GRIN_Diffuser_3.lpd)
CR-6}T
8.结论 #*[G,s#t^
ad1%"~1 VirtualLab Fusion支持设计GRIN衍射光学元件和全息图。 od7 [h5r 优化的GRIN元件可以生成任意的二维强度分布。 Er6'Ig|U 可以模拟通过x/y平面上任意调制的介质中的光传播。 1{sf Dw[s