1.模拟任务 /kqa|=-`q j
HEt
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。
D0X!j,Kc 设计包括两个步骤:
6&"GTK - 设计相位函数来生成一个角谱Top Hat分布。
I(qFIV+HR - 基于相位调制来计算对应的折射率调制。
N@I=X-7nh| 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。
V17!~ ]9}^}U1." $OaxetPH 照明光束参数 $AdBX}{ H
;)B5C ]}9[ys 波长:632.8nm
O&@CT] )8 激光光束直径(1/e2):700um
m(^nG_eX AK&=/[U> 理想输出场参数 UYhxgPGsj FlT5R*m )<
p
~ 直径:1°
C/q!! 分辨率:≤0.03°
tcJN`N 效率:>70%
m-<m[ 49 杂散光:<20%
pzeCdHF ULzrJbP'7 A(+%DZ 2.设计相位函数 vywpX^KPv cT
nC ,hE989x<iI "-Wb[*U; 相位的设计请参考会话编辑器
C40o_1g Sc563_GRIN_Diffuser_1.seditor和
优化文档Sc563_GRIN_Diffuser_2.dp。
pz]!T' 设计没有离散相位级的phase-only传输。
x!n8Wx A5Lzd 3.计算GRIN扩散器 YRU95K[ 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。
aAgQ^LY 最大折射率调制为△n=+0.05。
_P*QX 最大层厚度如下:
yV*4|EkvW KY\=D 2m 4.计算折射率调制 tNz(s) Y;kiU 从IFTA优化文档中显示优化的传输
$4BvDZDk`B ]D,\(| 将传输相位转变为实部,通过函数Manipulation→Field Quantity Operations→Move→Phase to Real。
LX#gc.c }ldpudU o_03Io
~Bf 生成正向函数,通过Manipulation→Amplitude/Real Part Manipulation→Lift Positive函数。
}lGui>/D /dHIm`. Z
)T^xDx 乘以最大调制折射率(0.05),通过Manipulation→Operation with Constant→Multiply Constant函数。
-\2hSIXj ?/8V%PL~$ J|`.d46 将数据转换成数据阵列:Manipulation→Create Numerical Data Array(参见下一张)。
Z}.ZTEB #\\|:`YV DKF
'* %^[D+1ULb 数据阵列可用于存储折射率调制。
HEw&' 选择在下一个对话框中将实部转化为一个数据阵列图。
!@ {sM6U 插值应该设置为Nearest Neighbor来得到一个像素化折射率调制。
X!m
lC51 L+}<gQJ( 5.X/Y采样介质 Zn[ppsz|
>T-4!ZvS\j nkf7Fq} GRIN扩散器层将由双界面元件
模拟。
',/2J0_ 这个元件可以在平面层和任意折射率调制之间进行模拟。
cZ# %tT# 元件厚度对应于层厚度12.656μm。
W6B"QbHYz 折射率调制由采样x/y调制介质模拟。
nu(7YYCM$ rR
8 6D _<=h#lH I5 qrHBJ > 基材丙烯酸的离散数据应该从miscellaneous材料目录中加载。
Y=5P=wE 折射率调制的数据阵列必须设置到介质中。
,e$6%R 应该选择像素化折射率调制。
Xt
+9z (e0(GOqf4 6[SIDOp*^ 优化的GRIN介质是周期性结构。 只优化和指定一个单周期。
opMnLor 介质必须切换到周期模式。周期是1.20764μm×1.20764μm。
:>U+HQll dFyGI? 6.通过GRIN介质传播 p}<60O"r$ 4u+0 )< :Qhrh(i X0R EC% 通过折射率调制层传播的传播模型:
XK})?LTD
- 薄元近似
B{*{9!(l9 - 分步光束传播方法。
*"OUwEl a 对于这个案例,薄元近似足够准确。
n2EPx(~ 在传播面板上选择传播方法,并且编辑传播设置。
!-%XrU8o3 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['<.Yf+ jFUpf.v2 7.模拟结果 h9/fD5 角强度分布
(参见Sc563_GRIN_Diffuser_3.lpd)
w
?*eBLJ(G w)`XM 8.结论 9bspf { :
]+6l VirtualLab Fusion支持设计GRIN衍射
光学元件和全息图。
RB|i<`Z 优化的GRIN元件可以生成任意的二维强度分布。
9\c]I0)3p 可以模拟通过x/y平面上任意调制的介质中的光传播。