1.模拟任务 }qhK.e GiXd e}bm 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。
~C/KA6H 设计包括两个步骤:
^gzNP#A<'o - 设计相位函数来生成一个角谱Top Hat分布。
1omvE9
%zM - 基于相位调制来计算对应的折射率调制。
^4pKsO3ul 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。
7[BL 1HI* h)8+4?-4I q-%KfZ@(| 照明光束参数 kA!(}wRL cl{W]4*$ 'S7@+kJ 波长:632.8nm
w"agn}CK 激光光束直径(1/e2):700um
h#>L:Wf5E gvqd1?0w 理想输出场参数 qMES<UL> z-G7Y# $H-D9+8 7 直径:1°
=8p+-8M[d 分辨率:≤0.03°
' P`p.5nH 效率:>70%
6'Yn|A 杂散光:<20%
<hZ}34?]i2 $;uWj| }<ONx g6Kb 2.设计相位函数 S"TMsi LQ\
ELJj &rztC]jF }&T<wm! 相位的设计请参考会话编辑器
(1AA;)`Kp Sc563_GRIN_Diffuser_1.seditor和
优化文档Sc563_GRIN_Diffuser_2.dp。
.(7C)P{.0 设计没有离散相位级的phase-only传输。
ix7
e])m( w<~<(5mM5; 3.计算GRIN扩散器 !N8)C@= 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。
{IPn\Bka 最大折射率调制为△n=+0.05。
&lPBqw 最大层厚度如下:
7s8<FyFsjd
n22hVw 4.计算折射率调制 B_"OA3d_ 4nII/cPG 从IFTA优化文档中显示优化的传输
iCnUnR{ YNC0Z'c9 将传输相位转变为实部,通过函数Manipulation→Field Quantity Operations→Move→Phase to Real。
'!^E92 40Qzo%eL Md>f 生成正向函数,通过Manipulation→Amplitude/Real Part Manipulation→Lift Positive函数。
?Tc)f_a J`+`Kq1T
ECS<l*i57& 乘以最大调制折射率(0.05),通过Manipulation→Operation with Constant→Multiply Constant函数。
-[=AlqL L_U3*#Zdz7 a\&(Ua 将数据转换成数据阵列:Manipulation→Create Numerical Data Array(参见下一张)。
RZd4(7H=q p_5>?[TW: I#S~ qXB03}] G 数据阵列可用于存储折射率调制。
hr<7l
C 选择在下一个对话框中将实部转化为一个数据阵列图。
"zedbJ0 插值应该设置为Nearest Neighbor来得到一个像素化折射率调制。
(Gi+7GMV' LZQFj/,Jg 5.X/Y采样介质 ^3WIl]
sm2p$3v K/wiL69 GRIN扩散器层将由双界面元件
模拟。
@0vC v 这个元件可以在平面层和任意折射率调制之间进行模拟。
b#p~F}qT 元件厚度对应于层厚度12.656μm。
\za5:?[xB 折射率调制由采样x/y调制介质模拟。
g]Xzio&w ti{H(;;@ &ppE|[{ Ufaqhh 基材丙烯酸的离散数据应该从miscellaneous材料目录中加载。
3{Ek-{9 折射率调制的数据阵列必须设置到介质中。
^<>Jw%H 应该选择像素化折射率调制。
e7XsyL'|p GP{$v:RG PTzp;. 优化的GRIN介质是周期性结构。 只优化和指定一个单周期。
z;bH<cQ 介质必须切换到周期模式。周期是1.20764μm×1.20764μm。
~mXZfG/D nE]~E xr 6.通过GRIN介质传播 4-]Do? *R_'$+ %A)-m 69 FXOT+9bg 通过折射率调制层传播的传播模型:
Gut J_2f^9 - 薄元近似
/<(*/P,> - 分步光束传播方法。
9n>$}UI\ 对于这个案例,薄元近似足够准确。
T6h;Y 在传播面板上选择传播方法,并且编辑传播设置。
t$]&,ucW# 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)。
%aj7-K6:t kyW6S+ #- 7.模拟结果 943I:, B 角强度分布
(参见Sc563_GRIN_Diffuser_3.lpd)
-+3be(u ]]p19 [4s 8.结论 )(h&Q?
Ar z:Xj_ `p VirtualLab Fusion支持设计GRIN衍射
光学元件和全息图。
)l+XD I 优化的GRIN元件可以生成任意的二维强度分布。
1DEO3p 可以模拟通过x/y平面上任意调制的介质中的光传播。