1.模拟任务 ?%8})^Dd>4 '.}6]l 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。
g'd*TBnk 设计包括两个步骤:
2>_brz|7:| - 设计相位函数来生成一个角谱Top Hat分布。
s%S_K - 基于相位调制来计算对应的折射率调制。
IV
3@6t4k 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。
((hJmaq >%jEo'0;_ hM1&A 照明光束参数 h[[/p {z a?xq*|? +r#=n7t 波长:632.8nm
vo}_%5v8 激光光束直径(1/e2):700um
f)ucC$1= "0!eb3n 理想输出场参数 Ztpm_P6 uP%;QBb 21)-:rS 直径:1°
8g2-8pa{ 分辨率:≤0.03°
j
44bF/ 效率:>70%
L(!!7B_, 杂散光:<20%
(x@i,Ba@ #%=vy\r Wj f>:\w 2.设计相位函数 dWq/)%@t k_|v)\4B P*"AtZuY] 1>*UbV<R;u 相位的设计请参考会话编辑器
B3g82dm Sc563_GRIN_Diffuser_1.seditor和
优化文档Sc563_GRIN_Diffuser_2.dp。
^%'tD 设计没有离散相位级的phase-only传输。
!Sy'Z6%f O>"r. sR 3.计算GRIN扩散器 ,$zSJzS 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。
"DcueU#! 最大折射率调制为△n=+0.05。
_QOOx+%*5 最大层厚度如下:
0u&?Zy9& G+QNg.pH 4.计算折射率调制 t$PnQ@xu q3pN/f;kr, 从IFTA优化文档中显示优化的传输
}5Tyz i( l)!woOt 将传输相位转变为实部,通过函数Manipulation→Field Quantity Operations→Move→Phase to Real。
zN8V~M; {p lmFV luxKgcU 生成正向函数,通过Manipulation→Amplitude/Real Part Manipulation→Lift Positive函数。
>-tH&X^ U~B}vt
uI:3$ 乘以最大调制折射率(0.05),通过Manipulation→Operation with Constant→Multiply Constant函数。
WNlSve)]ie @,>=X:7 Cak/#1 将数据转换成数据阵列:Manipulation→Create Numerical Data Array(参见下一张)。
OSh mrz28 Qig!NgOM zHum&V8=H ~bWWu`h 数据阵列可用于存储折射率调制。
j}?ZsnqV 选择在下一个对话框中将实部转化为一个数据阵列图。
c7TWAG_+ 插值应该设置为Nearest Neighbor来得到一个像素化折射率调制。
Tdmo'"m8z_ YQ8x6AJ 5.X/Y采样介质 ~C*6V{Tj
Sy0s`\[ ^N}~U5 GRIN扩散器层将由双界面元件
模拟。
CO)b'V, 这个元件可以在平面层和任意折射率调制之间进行模拟。
F>_lp,G 元件厚度对应于层厚度12.656μm。
8wx#,Xa
折射率调制由采样x/y调制介质模拟。
OD@A+" 'JKvy(n> #O974f8 @Q1F#IU 基材丙烯酸的离散数据应该从miscellaneous材料目录中加载。
CbvL X="% 折射率调制的数据阵列必须设置到介质中。
O/r<VTOp 应该选择像素化折射率调制。
%?G.lej,x y7G|P~td ^~1@HcJo 优化的GRIN介质是周期性结构。 只优化和指定一个单周期。
sbiDnRf 介质必须切换到周期模式。周期是1.20764μm×1.20764μm。
/:L&uqA 9 0(oV& 6.通过GRIN介质传播 J<$'^AR9"q "BNmpP Yw1q2jT {ZYCnS&?CL 通过折射率调制层传播的传播模型:
bDh(;%= - 薄元近似
e$+? v2. - 分步光束传播方法。
5xV/&N 对于这个案例,薄元近似足够准确。
*oJ>4S 在传播面板上选择传播方法,并且编辑传播设置。
owVUL~ 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)。
F-OZIo ::b;4QL 7.模拟结果 xupdjT%4 角强度分布
(参见Sc563_GRIN_Diffuser_3.lpd)
KNyD}1 RKZk/ly 8.结论 <YNPhu~5 0QSi\: 1f VirtualLab Fusion支持设计GRIN衍射
光学元件和全息图。
S gsR;)2 优化的GRIN元件可以生成任意的二维强度分布。
dz.MH 可以模拟通过x/y平面上任意调制的介质中的光传播。