设计和分析GRIN扩散器(完整)
1.模拟任务 GvB;o^Wd e^ Aw%t 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。 >_3P6-L> 设计包括两个步骤: +mu.W
r - 设计相位函数来生成一个角谱Top Hat分布。 K$1(HbL - 基于相位调制来计算对应的折射率调制。 #aHJ|[[(n 设计相位函数是基于案例DO.002。在开始设计一个梯度折射率扩散器之前,我们迫切地推荐您先阅读这个案例。 L<QjkFj }F
B]LLi ]?un'$%e 照明光束参数 )G+D6s23 P*
Z1Rs_ Y|
dw>qO 波长:632.8nm `T#Jiq E 激光光束直径(1/e2):700um TWU[/>K BE$Wj;Q 理想输出场参数 g6D7Y<}d L>3- z>u, 1#w'<}h#U 直径:1° ow<z @^ 3' 分辨率:≤0.03° Jc=~BT_G 效率:>70% O)FkpZc@9c 杂散光:<20% .EfGL_ 6,raRg6 dEu\}y| 2.设计相位函数 ,5XDH6L1 fD* ?JzVY )x<oRHx] ?PSJQ3BC| 相位的设计请参考会话编辑器 %E\ pd@ Sc563_GRIN_Diffuser_1.seditor和优化文档Sc563_GRIN_Diffuser_2.dp。 [G<SAWFg7 设计没有离散相位级的phase-only传输。 ZUd*[\F~! -)pVgf 3.计算GRIN扩散器 KvvG
H-] GRIN扩散器应该包含一个1mm厚度石英玻璃作为基板,和一个折射率调制的丙烯酸薄层。 v(GT+i)| 最大折射率调制为△n=+0.05。 Fs_zNN 最大层厚度如下: qmF+@R&^i xXQW|#X\ 4.计算折射率调制 JY0}#FtgV Rq[VP# 从IFTA优化文档中显示优化的传输 na`8ulN_ e_h`x+\: 将传输相位转变为实部,通过函数Manipulation→Field Quantity Operations→Move→Phase to Real。 JTS<n4<a y**>l{!! pKzrdw-! 生成正向函数,通过Manipulation→Amplitude/Real Part Manipulation→Lift Positive函数。 j"4]iI+ {" _08y; _S VthM`~3
乘以最大调制折射率(0.05),通过Manipulation→Operation with Constant→Multiply Constant函数。 i}_d&.DbF #W2#'J:l @"vTz8oY@ 将数据转换成数据阵列:Manipulation→Create Numerical Data Array(参见下一张)。 m^%Xl@V:c- /8[T2Z! {SJnPr3R KrqO7 数据阵列可用于存储折射率调制。 "o>` Y 选择在下一个对话框中将实部转化为一个数据阵列图。 d$<1Ma} 插值应该设置为Nearest Neighbor来得到一个像素化折射率调制。 'Im&&uSkr FX&)~) 5.X/Y采样介质 "*oN~&flc +]S!pyZ"
$[HpY)MSRw GRIN扩散器层将由双界面元件模拟。 2`cVi"U 这个元件可以在平面层和任意折射率调制之间进行模拟。 rT!9{uK 元件厚度对应于层厚度12.656μm。
n1@ Or=5 折射率调制由采样x/y调制介质模拟。 dY$jg -FW'i10\2+ ;o?Wn=J {3kI~s 基材丙烯酸的离散数据应该从miscellaneous材料目录中加载。 A,f%0
eQR 折射率调制的数据阵列必须设置到介质中。 Yvxp( 应该选择像素化折射率调制。 1+NmiGKg }<
m@82\ 1Jn:huV2 优化的GRIN介质是周期性结构。 zmpQ=%/H 只优化和指定一个单周期。 yL%k5cO$N 介质必须切换到周期模式。周期是 }ej-Lu,b3 1.20764μm×1.20764μm。 Nbm=;FHB` ~8^)[n+)x 6.通过GRIN介质传播 +Heen3 QAK.Qk?Qu 3I.0uLjg^ R:FyCT_, 通过折射率调制层传播的传播模型: ' $5o5\ - 薄元近似 J6*B=PX=( - 分步光束传播方法。 Bg0 aLU)[ 对于这个案例,薄元近似足够准确。 #^;^_ 在传播面板上选择传播方法,并且编辑传播设置。 "Qxn}$6- 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)。 bcy(
?( &`A2&mZ 7.模拟结果 y1zep\-D ]Zz<9zix
角强度分布 (参见Sc563_GRIN_Diffuser_3.lpd) G9uWn%5r 8.结论 4,g3 c Y'S9
VirtualLab Fusion支持设计GRIN衍射光学元件和全息图。 l5d>
YTK+5 优化的GRIN元件可以生成任意的二维强度分布。 vy+9Q5@W 可以模拟通过x/y平面上任意调制的介质中的光传播。 BlvNBB1^
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