1.模拟任务 7,&M6<~ MY"8! 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。
&5o ln@YL 设计包括两个步骤:
r*XEne - 设计相位函数来生成一个角谱Top Hat分布。
/#xx,?~xx0 - 基于相位调制来计算对应的折射率调制。
y ZR\(\?< 设计相位函数是基于案例DO.002。在开始设计一个梯度折射率扩散器之前,我们迫切地推荐您先阅读这个案例。
'n4$dv%q T?V!%AqY: Rt2<F-gY 照明光束参数 9L9+zs3k T+U,?2nF: @fO[{V 波长:632.8nm
EQ>] ~
激光光束直径(1/e2):700um
R8![
$mkU TG@ W:>N( 理想输出场参数 xY94v `M.\ D EX9os 直径:1°
0s'H(qE,_ 分辨率:≤0.03°
@Rp#*{ 效率:>70%
/7[X_)OG 杂散光:<20%
5T- N\)@ hk.Zn.6A' &yN/AY`U 2.设计相位函数 -N~eb^3[c 95%QF;h Vp
j[)W%L 8ZPjzN>c6 相位的设计请参考会话编辑器
0\2#(^ Sc563_GRIN_Diffuser_1.seditor和
优化文档Sc563_GRIN_Diffuser_2.dp。
-K*&I! 设计没有离散相位级的phase-only传输。
1DT}_0{0Q =!{
E!3>*D 3.计算GRIN扩散器 |VxO ,[~ 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。
9qXKHro 最大折射率调制为△n=+0.05。
LOf)D7T 最大层厚度如下:
(D1$ & $++SF)G1]_ 4.计算折射率调制 NT&skrzW eUeOyC 从IFTA优化文档中显示优化的传输
MWZH-aA(. dD.;P=AP 将传输相位转变为实部,通过函数Manipulation→Field Quantity Operations→Move→Phase to Real。
aq-R#q D +Ui1h- nOj0"c 生成正向函数,通过Manipulation→Amplitude/Real Part Manipulation→Lift Positive函数。
|QcE5UC Xah-*]ET
}G53" 乘以最大调制折射率(0.05),通过Manipulation→Operation with Constant→Multiply Constant函数。
CE;J`; NUp,In_ X8Y)5,`s 将数据转换成数据阵列:Manipulation→Create Numerical Data Array(参见下一张)。
*j"u~ NF |];f?1 5,Hj$v7fe vE<z0l 数据阵列可用于存储折射率调制。
)o%sN'U,1 选择在下一个对话框中将实部转化为一个数据阵列图。
m(o^9R_=^9 插值应该设置为Nearest Neighbor来得到一个像素化折射率调制。
?4A$9H (dgBI}Za 5.X/Y采样介质 ~D1&CT#s
R7Z7o4jg ~us1Df0bp GRIN扩散器层将由双界面元件
模拟。
yZcnky 这个元件可以在平面层和任意折射率调制之间进行模拟。
u-%|ZSg 元件厚度对应于层厚度12.656μm。
7x5wT ?2W 折射率调制由采样x/y调制介质模拟。
[JyhzYf\ ~H~iKl}|7 o`+$h:zm@ L2<IG)oXU 基材丙烯酸的离散数据应该从miscellaneous材料目录中加载。
H2
Gj(Nc- 折射率调制的数据阵列必须设置到介质中。
tS:/:0HnA) 应该选择像素化折射率调制。
k=M_2T' 2vh@KnNU {#C)S&o)6 优化的GRIN介质是周期性结构。 只优化和指定一个单周期。
fjP(r+[ 介质必须切换到周期模式。周期是1.20764μm×1.20764μm。
X5w_ }Nhe 8o%g2 P9. 6.通过GRIN介质传播 [8v>jQ) 'Tbdo >y XS oHh- -J'0qN! 通过折射率调制层传播的传播模型:
CEHtr90P - 薄元近似
QpI\\Zt6 - 分步光束传播方法。
U *K6FWqiB 对于这个案例,薄元近似足够准确。
`% ulorS 在传播面板上选择传播方法,并且编辑传播设置。
U6x$R O! 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)。
KbTd`AIL ,:=g}i 7.模拟结果 7GG:1:2+> 角强度分布
(参见Sc563_GRIN_Diffuser_3.lpd)
iRK&-wn pr?k~Bn 8.结论 z`esst\aV e~P4>3 VirtualLab Fusion支持设计GRIN衍射
光学元件和全息图。
UVlh7w jg 优化的GRIN元件可以生成任意的二维强度分布。
#ni:Bwtl{ 可以模拟通过x/y平面上任意调制的介质中的光传播。