设计和分析GRIN扩散器(完整)
教程565(1.0) a#,lf9M Zg!E}B:z 1.模拟任务 ` ln=D$ v=+> ids 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。 Umk ! m] q 设计包括两个步骤: N_E:?Jo - 设计相位函数来生成一个角谱Top Hat分布。 k12mxR/ - 基于相位调制来计算对应的折射率调制。 i(<do "Am< 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。 }-M%$~` "gi 1{ 7ZgFCK,8m, 照明光束参数 I44bm?[S p"J\+R [2ZZPY9?Q 波长:632.8nm Jm
G)=$, 激光光束直径(1/e2):700um `
_]tN t8b,@J`R 理想输出场参数 {\-IAuM Q,xKi|$r 3?DM
AV 直径:1° {-\VX2:;[9 分辨率:≤0.03° }^B=f_Ag 效率:>70% ?gOZY\[ma 杂散光:<20% U}<;4Px]7v _}wy|T&7k& B1a&'WX? 2.设计相位函数 tr\}lfK% | (a<b ws$!-t4<( uia-w^F e 相位的设计请参考会话编辑器 9l:Bum)9 Sc563_GRIN_Diffuser_1.seditor和优化文档Sc563_GRIN_Diffuser_2.dp。 G@igxnm} 设计没有离散相位级的phase-only传输。 g4^df%)& X+T
+y>ea 3.计算GRIN扩散器 }x1*4+Y1 GRIN扩散器应该包含一个1mm厚度石英玻璃作为基板,和一个折射率调制的丙烯酸薄层。 Yj^n4G(h 最大折射率调制为△n=+0.05。
T!N,1"r 最大层厚度如下: 3M{/9rR[ YQ}bG{ V 4.计算折射率调制 85 tQHm6j RWi~34r 从IFTA优化文档中显示优化的传输 9RoN,e8! wZm=h8d 将传输相位转变为实部,通过函数Manipulation→Field Quantity Operations→Move→Phase to Real。 )Aky:kM$ @^$Xy<x #Xc6bA& 生成正向函数,通过Manipulation→Amplitude/Real Part Manipulation→Lift Positive函数。 zl j%v/9 6 ztM(2[ V[Jd1T
乘以最大调制折射率(0.05),通过Manipulation→Operation with Constant→Multiply Constant函数。 FXPw 5 F$FCfP7 r~uWr'}a} 将数据转换成数据阵列:Manipulation→Create Numerical Data Array(参见下一张)。 0'm4
)\ .4"9o% 1B;sSp.> <[2]p\rj 数据阵列可用于存储折射率调制。 4w:_4qyb 选择在下一个对话框中将实部转化为一个数据阵列图。 2c.~cNx`q[ 插值应该设置为Nearest Neighbor来得到一个像素化折射率调制。 f_r1(o5:Y A|V
|vT7cb 5.X/Y采样介质 O>zM(I+p ;N4b~k)
I#D{6%~ GRIN扩散器层将由双界面元件模拟。 zF'{{7o 这个元件可以在平面层和任意折射率调制之间进行模拟。 iXc-_V6 元件厚度对应于层厚度12.656μm。 %Lexu)odW 折射率调制由采样x/y调制介质模拟。 MC!K7ji Cyxt EzPp t+k"$zR N0h"EV[ 基材丙烯酸的离散数据应该从miscellaneous材料目录中加载。 9~DoF]TM 折射率调制的数据阵列必须设置到介质中。 M=$y_9# 应该选择像素化折射率调制。 nJF"[w, ? !JjB,1 dZm>LVjG 优化的GRIN介质是周期性结构。 *usfJ- 只优化和指定一个单周期。 x2.G1 介质必须切换到周期模式。周期是 G6xdGUM 1.20764μm×1.20764μm。 uAR!JJ 34
W# 6.通过GRIN介质传播 zr?%k]A%UO X&h4A4#P oYnA 3 d:O>--$_tw 通过折射率调制层传播的传播模型: j|9;")
1 - 薄元近似 vV-ATIf
^ - 分步光束传播方法。 3x9O<H} 对于这个案例,薄元近似足够准确。 dC_L~ }= 在传播面板上选择传播方法,并且编辑传播设置。 N
VzR 2 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)。 1agyT
+O}6 8N 7.模拟结果 QP)-O*+AA q"'^W<i
角强度分布 (参见Sc563_GRIN_Diffuser_3.lpd) 5[esW 8.结论 s"p}>BjMIC +q"d= VirtualLab Fusion支持设计GRIN衍射光学元件和全息图。 zF.rsNY 优化的GRIN元件可以生成任意的二维强度分布。 C
7YZ;{t 可以模拟通过x/y平面上任意调制的介质中的光传播。 b{s_cOr/ NTuS(7m QS,IM>Nr QQ:2987619807 K0yTHX?(.
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