1.模拟任务 D r9 ?2 7 ua6l[c 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。
m"9XT)N 设计包括两个步骤:
8V-\e?&^ - 设计相位函数来生成一个角谱Top Hat分布。
2nFy`|aA% - 基于相位调制来计算对应的折射率调制。
fN
"tA 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。
lI/0:|l 4"vaMa gs
W0 照明光束参数 }N*>QR5K =9LC<2 CZEW-PIhj 波长:632.8nm
lZQ/W:OE 激光光束直径(1/e2):700um
s6}Xt=j sK 2
e& 理想输出场参数 h)v^q: ='
1KYN>s: 4{qB X? 直径:1°
dxj*Q "K 分辨率:≤0.03°
0q9>6?=i 效率:>70%
'lS`s( 杂散光:<20%
s(_+!d6 9Z6C8Jv 3qQUpm+ 2.设计相位函数 .]|Zf!>}s 7rHS^8'H& V5D`eX9 5=KF!? 相位的设计请参考会话编辑器
Y1dVM]l Sc563_GRIN_Diffuser_1.seditor和
优化文档Sc563_GRIN_Diffuser_2.dp。
*wV[TKaN 设计没有离散相位级的phase-only传输。
L"<B;u5pM $A$@|]}p 3.计算GRIN扩散器 y)F!c29 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。
)uLr?$qe 最大折射率调制为△n=+0.05。
&&L"&Rc 最大层厚度如下:
=raA?Bp3;( Yn9j-` 4.计算折射率调制 \nqo%5XL X;!D};;M 从IFTA优化文档中显示优化的传输
&D#+6M&LK{ Z v0C@r 将传输相位转变为实部,通过函数Manipulation→Field Quantity Operations→Move→Phase to Real。
dZGbC 9 l>v{ Vj;
vo`T 生成正向函数,通过Manipulation→Amplitude/Real Part Manipulation→Lift Positive函数。
s T3p>8n (3*UPZv
'9J|=z9. 乘以最大调制折射率(0.05),通过Manipulation→Operation with Constant→Multiply Constant函数。
^^(<c,NX#M *(cU]NUH_ sygH1|f 将数据转换成数据阵列:Manipulation→Create Numerical Data Array(参见下一张)。
WP-jtZ?!" &k
T"oK v6e%#= qvt- 数据阵列可用于存储折射率调制。
LEh)g[
选择在下一个对话框中将实部转化为一个数据阵列图。
#Nte^E4 插值应该设置为Nearest Neighbor来得到一个像素化折射率调制。
nj\_lL+ %B EC]
h 5.X/Y采样介质 0zqj0
Fu8 7fVi/\ Vos?PqUi 4 GRIN扩散器层将由双界面元件
模拟。
@XOi62( 这个元件可以在平面层和任意折射率调制之间进行模拟。
hbuZaxo< 元件厚度对应于层厚度12.656μm。
OR+A_:c.D 折射率调制由采样x/y调制介质模拟。
z^sST ${U6= J-J3=JG dDKqq(9(` 基材丙烯酸的离散数据应该从miscellaneous材料目录中加载。
Rq7p29w 折射率调制的数据阵列必须设置到介质中。
#Y[H8TW 应该选择像素化折射率调制。
/BH.>R4`A 015Owi a]1i/3/ 优化的GRIN介质是周期性结构。 只优化和指定一个单周期。
;mO,3dV 介质必须切换到周期模式。周期是1.20764μm×1.20764μm。
7unA"9=[4V qmmv7== 6.通过GRIN介质传播 gJ\%>r7h q|q::q* p
q-!WQ '7nJb6V,0l 通过折射率调制层传播的传播模型:
FU@uH
U5fd - 薄元近似
(Cj,\r - 分步光束传播方法。
v`{:~q* 对于这个案例,薄元近似足够准确。
GhnE>d;i 在传播面板上选择传播方法,并且编辑传播设置。
8wiA 场采样必须设置为手动模式并且采样距离为4.5μm(半像素尺寸)。
KCXw n 0&`}EXe<f 7.模拟结果 *d
l"wH& 角强度分布
(参见Sc563_GRIN_Diffuser_3.lpd)
5fHYc0 Zd>ZY,-5 8.结论 `=!p$hg($ rrQ0qg VirtualLab Fusion支持设计GRIN衍射
光学元件和全息图。
`I>], J/ 优化的GRIN元件可以生成任意的二维强度分布。
6=>7M
b$ 可以模拟通过x/y平面上任意调制的介质中的光传播。