1.模拟任务 BoPJ;6?>} 5> =Ia@I
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。
JA^Y:@<{/ 设计包括两个步骤:
K#'{Ko - 设计相位函数来生成一个角谱Top Hat分布。
1V 2"sE - 基于相位调制来计算对应的折射率调制。
[+4--#&{ 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。
%%k`+nK~ $5#+;A'Q+ z8n]6FDiE 照明光束参数 n/-d56 _#6ekl|% AP_2.V=Sn 波长:632.8nm
!3#*hL1fy 激光光束直径(1/e2):700um
HESORa; A{b?ZT~2] 理想输出场参数 Z,m;eCLG] 9DP6g<>B MUU9IMFJ 直径:1°
o w<.Dh 分辨率:≤0.03°
y9L:2f\ 效率:>70%
5//.q;z 杂散光:<20%
Jd>"g9 IT_Fs|$ !mLYW 2.设计相位函数 -hIDL'5u-I RwC1C(ZP O0i[GCtP5 @4N@cM0
相位的设计请参考会话编辑器
>
%U Sc563_GRIN_Diffuser_1.seditor和
优化文档Sc563_GRIN_Diffuser_2.dp。
[LJ1wBMw 设计没有离散相位级的phase-only传输。
#{8n<sE ,!?&LdPt> 3.计算GRIN扩散器 0 oFRcU 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。
Gmi$Nl!~ 最大折射率调制为△n=+0.05。
CYZx/r< 最大层厚度如下:
{b^JH2,
A9[ELD>p 4.计算折射率调制 p Rn vd| 4EiEE{9V 从IFTA优化文档中显示优化的传输
lxpi k%?fy 将传输相位转变为实部,通过函数Manipulation→Field Quantity Operations→Move→Phase to Real。
H *gF>1 )r#^{{6[v h<50jnH! 生成正向函数,通过Manipulation→Amplitude/Real Part Manipulation→Lift Positive函数。
g
pN{1 BiQ7r=Dd.
(dxkDS-G 乘以最大调制折射率(0.05),通过Manipulation→Operation with Constant→Multiply Constant函数。
, wT$L3 ~7tG%{t% |.x |BJ 将数据转换成数据阵列:Manipulation→Create Numerical Data Array(参见下一张)。
:66xrw G(-1"7 M4rOnIJ QQ4
&,d 数据阵列可用于存储折射率调制。
5fK#*(x 选择在下一个对话框中将实部转化为一个数据阵列图。
7dXR/i \ 插值应该设置为Nearest Neighbor来得到一个像素化折射率调制。
Q
Fv"!Ql $\xS~w 5.X/Y采样介质 D=U"L-rRs
$=/.oh =IH z@CU GRIN扩散器层将由双界面元件
模拟。
5Uc!;Gd?b 这个元件可以在平面层和任意折射率调制之间进行模拟。
io_4d2uBh 元件厚度对应于层厚度12.656μm。
N'nI
^= 折射率调制由采样x/y调制介质模拟。
hfpSxL :zk69P3 >E&mNp U$j*{`$4 基材丙烯酸的离散数据应该从miscellaneous材料目录中加载。
iq> PN:mr 折射率调制的数据阵列必须设置到介质中。
SG1fu<Q6J 应该选择像素化折射率调制。
"oX@Z^ x4jn45]x@
9K*yds 优化的GRIN介质是周期性结构。 只优化和指定一个单周期。
q(0V#kKC 介质必须切换到周期模式。周期是1.20764μm×1.20764μm。
LOf0_g/ KUG\C\z6= 6.通过GRIN介质传播 ZzA4iT=KO Gma)8X# @#q>(Ox% RkVU^N" 通过折射率调制层传播的传播模型:
,/n<Qg"` - 薄元近似
ek~bXy{O` - 分步光束传播方法。
;W6P$@'zs 对于这个案例,薄元近似足够准确。
Ay'2!K,I 在传播面板上选择传播方法,并且编辑传播设置。
]K'iCYY 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)。
\(Uw.ri "71@WLlN 7.模拟结果 5#+G7 'k 角强度分布
(参见Sc563_GRIN_Diffuser_3.lpd)
J_A+)_ +qsNz*@p" 8.结论 fMaUIJ:Q9 `N%q^f~ VirtualLab Fusion支持设计GRIN衍射
光学元件和全息图。
c?;~Z 优化的GRIN元件可以生成任意的二维强度分布。
N:Yjz^Jt 可以模拟通过x/y平面上任意调制的介质中的光传播。