1.模拟任务 Hc4]2pf 4jj@"*^a 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。
5B@+$D[0?3 设计包括两个步骤:
50Co/-)j - 设计相位函数来生成一个角谱Top Hat分布。
QVI4<Rxg - 基于相位调制来计算对应的折射率调制。
B9n$8QS 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-*1kL8=~ hO@'WoniW 3xh~xE 照明光束参数 'ac %]}`- -D0kp~AO4N *K'(t 波长:632.8nm
Y|g8xkI}XB 激光光束直径(1/e2):700um
0S;H`w_S ; 7[5%xM 理想输出场参数 4E}/{1 }i./, !iA0u 直径:1°
(5re'Pl 分辨率:≤0.03°
,l#Ev{ 效率:>70%
KZ
pqbI Z 杂散光:<20%
~%B^`s !&Vp5]c CYmwT>P+*4 2.设计相位函数 q<yp6Q3^ _K3?0<=4 3VbMW, _&" YgCJ s; 相位的设计请参考会话编辑器
mTT1,| Sc563_GRIN_Diffuser_1.seditor和
优化文档Sc563_GRIN_Diffuser_2.dp。
?k]^?7GN 设计没有离散相位级的phase-only传输。
{ ,qm=Xjq X<m#:0iD 3.计算GRIN扩散器 _<|NVweFS 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。
(V)nHF*<> 最大折射率调制为△n=+0.05。
U@!e&QPn 最大层厚度如下:
Ro`9Ibqr \L-o>O 4.计算折射率调制 <<W{nSm# |?hNl2m 从IFTA优化文档中显示优化的传输
$a>,sL&; HKbyi~8N= 将传输相位转变为实部,通过函数Manipulation→Field Quantity Operations→Move→Phase to Real。
f^b.~jXSR} FCnOvF65 9&}$C]` 生成正向函数,通过Manipulation→Amplitude/Real Part Manipulation→Lift Positive函数。
W+d=BnOa8 DJvmwFx
^pruQp1X 乘以最大调制折射率(0.05),通过Manipulation→Operation with Constant→Multiply Constant函数。
N"1o>
! :jlKj} 4A ul$k xc=N 将数据转换成数据阵列:Manipulation→Create Numerical Data Array(参见下一张)。
$L7Z_JD5 hkB/
OJ ]Jz2[F"J jD1/`g% 数据阵列可用于存储折射率调制。
>W Tn4SW@ 选择在下一个对话框中将实部转化为一个数据阵列图。
$`,10uw 插值应该设置为Nearest Neighbor来得到一个像素化折射率调制。
.}!"J`{W m:&go2Y 5.X/Y采样介质 uF,F<%d
sG{f xha L/\s~*:M GRIN扩散器层将由双界面元件
模拟。
C+o1.#]JM 这个元件可以在平面层和任意折射率调制之间进行模拟。
5My4a9 元件厚度对应于层厚度12.656μm。
@+Ch2Lod 折射率调制由采样x/y调制介质模拟。
vZMb/}-o c\A
4-08 Rp.42v#ck UMtnb:ek 基材丙烯酸的离散数据应该从miscellaneous材料目录中加载。
gQ90>P: 折射率调制的数据阵列必须设置到介质中。
#&0G$~ 应该选择像素化折射率调制。
|H-%F?<{ hOFC8 g <@:RS$"i 优化的GRIN介质是周期性结构。 只优化和指定一个单周期。
o%3i(H 介质必须切换到周期模式。周期是1.20764μm×1.20764μm。
e1cqzhI=nA eXKp um~ 6.通过GRIN介质传播 #+CH0Z WB)pE'5 `1Ui NM
FgCL 通过折射率调制层传播的传播模型:
dfy]w4ETB - 薄元近似
<pA%|] - 分步光束传播方法。
x[u4>f 对于这个案例,薄元近似足够准确。
X1 DE 在传播面板上选择传播方法,并且编辑传播设置。
X~UrAG}_ 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)。
X LHi }2xgm9j< 7.模拟结果 qwhDv+o 角强度分布
(参见Sc563_GRIN_Diffuser_3.lpd)
2i9FzpC3
RE._Ov> 8.结论 \_io:{M Q|KD$2rB VirtualLab Fusion支持设计GRIN衍射
光学元件和全息图。
r+=%Ag 优化的GRIN元件可以生成任意的二维强度分布。
":v^Y
9 可以模拟通过x/y平面上任意调制的介质中的光传播。