1.模拟任务 ]/7#[ EN5F*s@r 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。
Dlg9PyQ 设计包括两个步骤:
R|[gEavFl - 设计相位函数来生成一个角谱Top Hat分布。
Ge1"+:tbJ - 基于相位调制来计算对应的折射率调制。
")9jt^ 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。
7A^L$TY $:D\yZ, byPqPSY 照明光束参数 UZ!It>
4VhKV JX Jk57| )/ 波长:632.8nm
|eK^Yhym 激光光束直径(1/e2):700um
7
lu_E.Bv {Rq5=/b 理想输出场参数 cToT_Mk iN1_T ZQAiuea 直径:1°
kV4,45r 分辨率:≤0.03°
+iw4>0pi 效率:>70%
\S>GtlQbn 杂散光:<20%
NXOcsdcZu g/gaPc*86 bJ]blnH 2.设计相位函数 n(
zzH QObHW[:F M=4`^.Ocm uP.dCs9- 相位的设计请参考会话编辑器
akzKX} Sc563_GRIN_Diffuser_1.seditor和
优化文档Sc563_GRIN_Diffuser_2.dp。
f1
`E- 设计没有离散相位级的phase-only传输。
nZ[`Yrq)0 AE=E"l1] 3.计算GRIN扩散器 =lL)g"xX GRIN扩散器应该包含一个1mm厚度石英玻璃作为基板,和一个折射率调制的丙烯酸薄层。
VyWzb 最大折射率调制为△n=+0.05。
WQsu}_g5y 最大层厚度如下:
F!P,%JmI< <MJ-w1A 4.计算折射率调制 \pXo~;E\ 0F 6~S 从IFTA优化文档中显示优化的传输
@4$la'XSx .:=5|0m 将传输相位转变为实部,通过函数Manipulation→Field Quantity Operations→Move→Phase to Real。
/]2I%Q _gQ_ixu >^D5D%" 生成正向函数,通过Manipulation→Amplitude/Real Part Manipulation→Lift Positive函数。
,3Nna:~f '?T<o
WTu!/J<\ 乘以最大调制折射率(0.05),通过Manipulation→Operation with Constant→Multiply Constant函数。
{}P~nP 1V-si bE s3=slWY= 将数据转换成数据阵列:Manipulation→Create Numerical Data Array(参见下一张)。
}j{Z
&(K '`j MNKn\ zZP&`#TAy XW:%YTv 数据阵列可用于存储折射率调制。
BzTzIo5 选择在下一个对话框中将实部转化为一个数据阵列图。
.M0pb^M 插值应该设置为Nearest Neighbor来得到一个像素化折射率调制。
b1yS1i
D `E|>K\ 5.X/Y采样介质 k=9k4l
L$ZsNs+ w@H@[x GRIN扩散器层将由双界面元件
模拟。
6u xF< 这个元件可以在平面层和任意折射率调制之间进行模拟。
I7W?}bR*6 元件厚度对应于层厚度12.656μm。
f/U~X; 折射率调制由采样x/y调制介质模拟。
R| XD#bG oz7=1;r fJ+4H4K _O&P!hI 基材丙烯酸的离散数据应该从miscellaneous材料目录中加载。
G$2Pny<! 折射率调制的数据阵列必须设置到介质中。
l=C|4@ 应该选择像素化折射率调制。
tv5N
wM a\KM^jrCD : :928y 优化的GRIN介质是周期性结构。 只优化和指定一个单周期。
H=9{|%iS 介质必须切换到周期模式。周期是1.20764μm×1.20764μm。
#)4p,H o)8VJ\ & 6.通过GRIN介质传播 g\ H~Y@'{ !w/]V{9`X (/7cXd@\6 gi+FL_8CzU 通过折射率调制层传播的传播模型:
6\? 2=dNX - 薄元近似
$g\p)- aU - 分步光束传播方法。
\/9 O5`u*V 对于这个案例,薄元近似足够准确。
Gn;^]8d 在传播面板上选择传播方法,并且编辑传播设置。
!8tqYY?>@\ 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)。
QT4vjz+| ?gCP"~ 7.模拟结果
p4P"U 角强度分布
(参见Sc563_GRIN_Diffuser_3.lpd)
z6fY_LL Gz2\&rmN 8.结论 Rp>%umDyL
<3x:nH @ VirtualLab Fusion支持设计GRIN衍射
光学元件和全息图。
(]-RL
A> 优化的GRIN元件可以生成任意的二维强度分布。
]'Gz~Z%>F 可以模拟通过x/y平面上任意调制的介质中的光传播。