1.模拟任务 P9Yy9_a|x <P[T!gST 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。
- O98pi 设计包括两个步骤:
XgN` 7!Z - 设计相位函数来生成一个角谱Top Hat分布。
:K`ESq!8u - 基于相位调制来计算对应的折射率调制。
O4\Z!R60g 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。
K5ZC:Ks 6fH@wQ"wN k(>h^ 照明光束参数 fqX"Lus `= 3`d}~v{ 'FlJpA} 波长:632.8nm
E1dD7r\ 激光光束直径(1/e2):700um
8KB>6[H!wE 4
%PfrJ 理想输出场参数
;__9TN +d+@u)6 1_fZm+oW! 直径:1°
_It ,%<3 分辨率:≤0.03°
(Fq5IGs 效率:>70%
K8n4oz#z 杂散光:<20%
T{V/+RM iLP7!j H9h@ sSg 2.设计相位函数 1c3TN#|)W I}e3zf> U~h'*nV& [U}+sTQ 相位的设计请参考会话编辑器
_Jwq`]Z Sc563_GRIN_Diffuser_1.seditor和
优化文档Sc563_GRIN_Diffuser_2.dp。
IDkWGh 设计没有离散相位级的phase-only传输。
+4[^!q*
H rg0ma 3.计算GRIN扩散器 Fc~'TBf,,` 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。
&PkLp4mQ 最大折射率调制为△n=+0.05。
Nx{$} 最大层厚度如下:
4h5g'!9-g Z3>N<u8) 4.计算折射率调制 h\plQ[T I1[g&9, 从IFTA优化文档中显示优化的传输
SH*C" 7.DtdyM 将传输相位转变为实部,通过函数Manipulation→Field Quantity Operations→Move→Phase to Real。
$0bjKy W_m"ySQs vN2u34 生成正向函数,通过Manipulation→Amplitude/Real Part Manipulation→Lift Positive函数。
[:xiZ &]
\X]p
J]m{b09F 乘以最大调制折射率(0.05),通过Manipulation→Operation with Constant→Multiply Constant函数。
da1]mb=4 5 d,8mY/S>w $P1O>x>LIL 将数据转换成数据阵列:Manipulation→Create Numerical Data Array(参见下一张)。
b-3*Nl _% pO8ePc@=D f|y:vpd% 'J,T{s1J 数据阵列可用于存储折射率调制。
_qbIh 选择在下一个对话框中将实部转化为一个数据阵列图。
I^oE4o 插值应该设置为Nearest Neighbor来得到一个像素化折射率调制。
)c l5B{1P p>_;^&>& 5.X/Y采样介质 sAg Kg=)
PrudhUI^ :4^\3~i1X GRIN扩散器层将由双界面元件
模拟。
mxb06u_ 这个元件可以在平面层和任意折射率调制之间进行模拟。
spasB=E 元件厚度对应于层厚度12.656μm。
M$0u1~K 折射率调制由采样x/y调制介质模拟。
\rVQQ|l )lJao odg<q$34 O?<&+(uMTT 基材丙烯酸的离散数据应该从miscellaneous材料目录中加载。
?$e9<lsQq) 折射率调制的数据阵列必须设置到介质中。
p{PE@KO: 应该选择像素化折射率调制。
'#(v=|J Rb(SBa 9;?UvOI; 优化的GRIN介质是周期性结构。 只优化和指定一个单周期。
[F5h 介质必须切换到周期模式。周期是1.20764μm×1.20764μm。
wvrrMGU)a a>mm+L8y 6.通过GRIN介质传播 PMfkA!.Y q~o,WZG z>w`ZD}XY c5|:,wkx 通过折射率调制层传播的传播模型:
w[6J
` - 薄元近似
l2;CQ7 - 分步光束传播方法。
QdLYCR4f 对于这个案例,薄元近似足够准确。
&Q}*+Y]G 在传播面板上选择传播方法,并且编辑传播设置。
Mwgu93? 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)。
G;f/Tch rp5(pV7* 7.模拟结果 F @Te@n 角强度分布
(参见Sc563_GRIN_Diffuser_3.lpd)
tK
k#LWB -{`@=U 8.结论 w`l{LHrR JWA@+u*k VirtualLab Fusion支持设计GRIN衍射
光学元件和全息图。
Fq9Q+RNMZL 优化的GRIN元件可以生成任意的二维强度分布。
8u!"#S#>a 可以模拟通过x/y平面上任意调制的介质中的光传播。