1.模拟任务
6ZfL-E{ -5JN` 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。
|-L7qZu% 设计包括两个步骤:
wf`A&P5tF - 设计相位函数来生成一个角谱Top Hat分布。
l=ZD&uK - 基于相位调制来计算对应的折射率调制。
|}b~YHTs 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。
}(7TiCwd :kFPPx? %OOkPda 照明光束参数 aYn5AP'PH S%aup(wu6 :W;eW%Y 波长:632.8nm
cQ
|Q-S 激光光束直径(1/e2):700um
;cB3D3fR. Cz
&3=),G 理想输出场参数 E^A S65%bL +lb&_eD B<i(Y1n[ 直径:1°
F?[1m2 分辨率:≤0.03°
\&b 9 效率:>70%
@JGFG+J} 杂散光:<20%
5RAhm0Op~. Em !%3C1r p6V#!5Q 2.设计相位函数 5z =}o/? OTl9MwW Wf^sl @T:J<, 相位的设计请参考会话编辑器
"YaT1`Kr Sc563_GRIN_Diffuser_1.seditor和
优化文档Sc563_GRIN_Diffuser_2.dp。
@<`V q 设计没有离散相位级的phase-only传输。
QO^V@"N Qj|rNeM_ 3.计算GRIN扩散器 *ow`}Q 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%?@'\ 最大折射率调制为△n=+0.05。
R:$E'PSx 最大层厚度如下:
s1h|/7gG }0tHzw=#%e 4.计算折射率调制 8&M<?oe _QEw=*.< 从IFTA优化文档中显示优化的传输
mP Hto-=fB ?|98Y"w 将传输相位转变为实部,通过函数Manipulation→Field Quantity Operations→Move→Phase to Real。
6aOyI;Ux /
g{8 ,n[<[tkCR 生成正向函数,通过Manipulation→Amplitude/Real Part Manipulation→Lift Positive函数。
} C:i0Q Il Qk W<
:;eQ*{ `\ 乘以最大调制折射率(0.05),通过Manipulation→Operation with Constant→Multiply Constant函数。
'%wSs,HD @_?2iN?4Z ]A5Y/dd 将数据转换成数据阵列:Manipulation→Create Numerical Data Array(参见下一张)。
#/o~h|g kDDC@A $ ~^jPE) Qrt\bz h/} 数据阵列可用于存储折射率调制。
c?e-2Dp( 选择在下一个对话框中将实部转化为一个数据阵列图。
{kw%7}! 插值应该设置为Nearest Neighbor来得到一个像素化折射率调制。
!y B4;f$ /,\U*'- 5.X/Y采样介质 tjt^R$[ @
kmX9)TMVO )obgEJ7Y`l GRIN扩散器层将由双界面元件
模拟。
&+&@;2 这个元件可以在平面层和任意折射率调制之间进行模拟。
w;yzgj:n&f 元件厚度对应于层厚度12.656μm。
$y&W: 折射率调制由采样x/y调制介质模拟。
oKsArZG G{]RC^Zo i@.Tv.NZ ch:rAx 基材丙烯酸的离散数据应该从miscellaneous材料目录中加载。
&R?`QB2/ 折射率调制的数据阵列必须设置到介质中。
=PciLh 应该选择像素化折射率调制。
kl]MP}wc 5{oc ) WbWp4 优化的GRIN介质是周期性结构。 只优化和指定一个单周期。
bXvO+I< 介质必须切换到周期模式。周期是1.20764μm×1.20764μm。
NXFi* `WN80d\)& 6.通过GRIN介质传播 8-NycG&) hPSMPbI IH dA2d?.] nAWb9Yk 通过折射率调制层传播的传播模型:
JPAjOcmU/ - 薄元近似
E I(e3 - 分步光束传播方法。
#Zw:&'
QB 对于这个案例,薄元近似足够准确。
5{k,/Z[L
在传播面板上选择传播方法,并且编辑传播设置。
\c4jGJ 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)。
E`I(x&_ aqN{@| 7.模拟结果 l[c '%M |N 角强度分布
(参见Sc563_GRIN_Diffuser_3.lpd)
't}\U&L.{ lUB?eQuN_ 8.结论 \.}T_,I &TBFt; VirtualLab Fusion支持设计GRIN衍射
光学元件和全息图。
Y4HN1 优化的GRIN元件可以生成任意的二维强度分布。
j!>P7 8 可以模拟通过x/y平面上任意调制的介质中的光传播。