设计和分析GRIN扩散器(完整)
教程565(1.0) >o,l/#z M>_
U9g 1.模拟任务 8qF OO3c\V @b{I0+li"/ 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。 Zv&<r+<g 设计包括两个步骤: c>.=;'2 - 设计相位函数来生成一个角谱Top Hat分布。 vMv?
fE" - 基于相位调制来计算对应的折射率调制。 X 3q2XU 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。 bJ5 VlK67R |$+
xVi8 e.VR9O]G 照明光束参数 w gU2q| ,LftQ1*; 6O\a\z 波长:632.8nm ZBsV 激光光束直径(1/e2):700um L|]!ULi$d nv'YtmR 理想输出场参数 UR<a7j"@2 ZZ2vdy38 \9N
)71n( 直径:1° n=qu?xu 分辨率:≤0.03° ni~1)"U. 效率:>70% BBDt^$ 杂散光:<20% ESi'3mbeC R?5v//[ RcpKv;= iB 2.设计相位函数 pKNrEq 7&w$@zs87 kG>m(n _>RTefL5 相位的设计请参考会话编辑器 (,^jgv|I Sc563_GRIN_Diffuser_1.seditor和优化文档Sc563_GRIN_Diffuser_2.dp。 UiQF4Uc" 设计没有离散相位级的phase-only传输。 mTgsvC K'U8ft*_ 3.计算GRIN扩散器 n7VQi+i' GRIN扩散器应该包含一个1mm厚度石英玻璃作为基板,和一个折射率调制的丙烯酸薄层。 T%O2=h\} E 最大折射率调制为△n=+0.05。 2#)z%K6T 最大层厚度如下: vR*p1Kq: .!Q*VTW 4.计算折射率调制 SL5QhP 12LGWhDp 从IFTA优化文档中显示优化的传输 @XQItc< ,~*pPhQ8m 将传输相位转变为实部,通过函数Manipulation→Field Quantity Operations→Move→Phase to Real。 X[J? 0 HPqoen$ D]'/5]~z< 生成正向函数,通过Manipulation→Amplitude/Real Part Manipulation→Lift Positive函数。 U#g,XJ nA#N ,^Rr AQjf\i
乘以最大调制折射率(0.05),通过Manipulation→Operation with Constant→Multiply Constant函数。 4_W*LG~2s ypLt6(1j% OJT%?P%@{ 将数据转换成数据阵列:Manipulation→Create Numerical Data Array(参见下一张)。 }e]tn) H> Q
X?>j Lq]t6o] )R6-]TkA_ 数据阵列可用于存储折射率调制。 CfEACH4_ 选择在下一个对话框中将实部转化为一个数据阵列图。 XCj8QM.o 插值应该设置为Nearest Neighbor来得到一个像素化折射率调制。 fb?YDM FO{?Z%& ; 5.X/Y采样介质 W*~[KdgC
]/[$3rPwZ
}9~U5UXWU GRIN扩散器层将由双界面元件模拟。 89P'WFOFK 这个元件可以在平面层和任意折射率调制之间进行模拟。 6Sz|3ms 元件厚度对应于层厚度12.656μm。 g=e~YM85 折射率调制由采样x/y调制介质模拟。 :=?od
0]W ]PQ6 em &f-x+y tQ,3nI!|xF 基材丙烯酸的离散数据应该从miscellaneous材料目录中加载。 o?/fObV@( 折射率调制的数据阵列必须设置到介质中。 Q?V'3ZZF! 应该选择像素化折射率调制。 F*p@hl _<u>?
Qt
*]*0uo 优化的GRIN介质是周期性结构。 Xq%ijo 只优化和指定一个单周期。 ->)0jZax 介质必须切换到周期模式。周期是 HQGH7<=Om 1.20764μm×1.20764μm。 6kHuKxY, M.``o1b 6.通过GRIN介质传播 6vf<lmN ,SH^L|I {r?+PQQ# 6r)B|~,OA 通过折射率调制层传播的传播模型: _Lgi5B% - 薄元近似 >!PCEw<i - 分步光束传播方法。 r#NR3_@9 对于这个案例,薄元近似足够准确。 OZ4% 6/ 在传播面板上选择传播方法,并且编辑传播设置。 2#X>^LH 场采样必须设置为手动模式并且采样距离为4.5μm(半像素尺寸)。 ?*:BgaR_ ^?S lM 7.模拟结果 Cuc+9 9`cj9zz7
角强度分布 (参见Sc563_GRIN_Diffuser_3.lpd) #{5h6IC 8.结论 gg@Ew4L& (l}nwyh5 VirtualLab Fusion支持设计GRIN衍射光学元件和全息图。 o3Z<tI8-V 优化的GRIN元件可以生成任意的二维强度分布。 E=]$nE]b 可以模拟通过x/y平面上任意调制的介质中的光传播。 nZ4@g@e2 #Yx
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