设计和分析GRIN扩散器(完整)
教程565(1.0) &]8P1{ 3wOZ4<B
1.模拟任务 l9}3XI.= Xp >7iX!: 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。 B$-R-S6 设计包括两个步骤: V`X2>-Ex - 设计相位函数来生成一个角谱Top Hat分布。 +Fuqchjq - 基于相位调制来计算对应的折射率调制。 P=7zs;k 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。 Gnf~u[T6 \!>3SKs(e IT(lF 照明光束参数 $8;R[SU6Y F=`AY^u0 aAJU`=uq 波长:632.8nm ?6Jx@ Sh 激光光束直径(1/e2):700um ^?U!pq-` u6T+Cg 理想输出场参数 @HQ`~C#Z' j:5=s%S mk1bcK9 直径:1° ~R_ztD+C( 分辨率:≤0.03° 8JM&(Q%# 效率:>70% *i]=f6G 杂散光:<20% 'd.EC# eb.O#Y t\NqR 2.设计相位函数 1KMLG= uZc`jNc\ Z9MdD>uwi @{YS}&Q/ 相位的设计请参考会话编辑器 uv=.2U46 Sc563_GRIN_Diffuser_1.seditor和优化文档Sc563_GRIN_Diffuser_2.dp。 ZYI{i?Te# 设计没有离散相位级的phase-only传输。 C
'v+f= P\w\N2 3.计算GRIN扩散器 PUF/#ck GRIN扩散器应该包含一个1mm厚度石英玻璃作为基板,和一个折射率调制的丙烯酸薄层。 (&}i`}v_ 最大折射率调制为△n=+0.05。 <0H"|:W>I] 最大层厚度如下: AmaT0tzJC ,$+lFv3LE 4.计算折射率调制 z*kutZ:6Y )f}YW/' 从IFTA优化文档中显示优化的传输 z8QAo\_I( d{XO/YQw 将传输相位转变为实部,通过函数Manipulation→Field Quantity Operations→Move→Phase to Real。 #cnq(S=. i
7_ _ lp<g\ 生成正向函数,通过Manipulation→Amplitude/Real Part Manipulation→Lift Positive函数。 |UK} *RXbc~
H Fz1_w$^
乘以最大调制折射率(0.05),通过Manipulation→Operation with Constant→Multiply Constant函数。 p89wNSMl[ <<(wa
j dQ_!)f&w1 将数据转换成数据阵列:Manipulation→Create Numerical Data Array(参见下一张)。 YQ39A_e
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tG~ FO!]P *"D3E7AO 数据阵列可用于存储折射率调制。 "ul {d(K3 选择在下一个对话框中将实部转化为一个数据阵列图。 0(mkeIzJt/ 插值应该设置为Nearest Neighbor来得到一个像素化折射率调制。 +VCGlr &GlwC%$S 5.X/Y采样介质 Gs9:6 BDq%'~/^
o>/YAX:.!T GRIN扩散器层将由双界面元件模拟。 WpF2)R}G= 这个元件可以在平面层和任意折射率调制之间进行模拟。 :Qumb 元件厚度对应于层厚度12.656μm。 ,17hGKM 折射率调制由采样x/y调制介质模拟。 p8Q,@ql. --HF8_8;' p /#$io nx8a$vI-TY 基材丙烯酸的离散数据应该从miscellaneous材料目录中加载。 {.QEc0- 折射率调制的数据阵列必须设置到介质中。 c:-!'l$ ! 应该选择像素化折射率调制。 !|O~$2O@ lD"(MQV@0 hg+X(0 优化的GRIN介质是周期性结构。 Z7_m)@%;kk 只优化和指定一个单周期。 wm)#[x # 介质必须切换到周期模式。周期是 89\n;5'f4 1.20764μm×1.20764μm。 t*>R`,j gA:5M 6.通过GRIN介质传播 3=Cc.a/3 c3:,Ab| J]&y$?C dgA-MQ5{ 通过折射率调制层传播的传播模型: ,!dh2xNH^ - 薄元近似 o'W5|Gy - 分步光束传播方法。 wQwQXNG 对于这个案例,薄元近似足够准确。 qQ"Fv|]~> 在传播面板上选择传播方法,并且编辑传播设置。 9[m6Li 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)。 7N:Y?Hi\ gF[z fDm 7.模拟结果 u>TZt]h8 AgFVv5
角强度分布 (参见Sc563_GRIN_Diffuser_3.lpd) A8pIs 8.结论 &_~+( c0hwc1kv- VirtualLab Fusion支持设计GRIN衍射光学元件和全息图。 `e(vH`VZ 优化的GRIN元件可以生成任意的二维强度分布。 'Y56+P\u 可以模拟通过x/y平面上任意调制的介质中的光传播。 ,Fi>p0bz =$nB/K,8AX Dh5X/y QQ:2987619807 [P 06lIO
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