设计和分析GRIN扩散器(完整)
1.模拟任务 z`UL)W -=BQVJ_dK{ 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。 @
hH;d\W# 设计包括两个步骤: @Ee{ GH^- - 设计相位函数来生成一个角谱Top Hat分布。 h|OqM:J; - 基于相位调制来计算对应的折射率调制。 G)5w_^&% 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。 `|K30hRp:
FEj{/ *izPLM}+ 照明光束参数 O="#yE) j`jF{k b X`bN/sI 波长:632.8nm f)w>V3~w, 激光光束直径(1/e2):700um N,U<.{T=A Eukj2a 理想输出场参数 ol]"r5#Q_H S^nshQI A41*4!L= 直径:1° )X-b|D4O 分辨率:≤0.03° 55xaZ#| 效率:>70% DM"nxTVre 杂散光:<20% 2u 8z>/G )]x/MC:9r z5G<h 2.设计相位函数 l`c&nf6 t.wB\Kmt\ vi?{H*H4c ! bbVa/ 相位的设计请参考会话编辑器 o,l 3j|1 Sc563_GRIN_Diffuser_1.seditor和优化文档Sc563_GRIN_Diffuser_2.dp。 u,AZMjlF 设计没有离散相位级的phase-only传输。 I4'mU$)U 4oW6&1 3.计算GRIN扩散器 mlC_E)Ed5 GRIN扩散器应该包含一个1mm厚度石英玻璃作为基板,和一个折射率调制的丙烯酸薄层。 ^Wb|Pl 最大折射率调制为△n=+0.05。 dx['7l;I 最大层厚度如下: #B7_5y^ sevaNs 4.计算折射率调制 *m2{6N_ M$&aNt; 从IFTA优化文档中显示优化的传输 A[20ic j8/rd 将传输相位转变为实部,通过函数Manipulation→Field Quantity Operations→Move→Phase to Real。 UeNa JU^{!u c(Liwuj 生成正向函数,通过Manipulation→Amplitude/Real Part Manipulation→Lift Positive函数。 y9W6e" ]pUf[^4 (!kd9uV
乘以最大调制折射率(0.05),通过Manipulation→Operation with Constant→Multiply Constant函数。 S[!sJ-rG \-(.cj)? ^6&?R?y 将数据转换成数据阵列:Manipulation→Create Numerical Data Array(参见下一张)。 v:otR%yt AIZs^
`_ EB8=* B8 3I0=^>A 数据阵列可用于存储折射率调制。 AgKG>%0 选择在下一个对话框中将实部转化为一个数据阵列图。 kmHIU}Z 插值应该设置为Nearest Neighbor来得到一个像素化折射率调制。 bvyX(^I[q #H9J/k_ 5.X/Y采样介质 9
Yv;Dom jSMvZJX3n
OsS5WY0H GRIN扩散器层将由双界面元件模拟。 !uaV6K 这个元件可以在平面层和任意折射率调制之间进行模拟。 a/d'(] 元件厚度对应于层厚度12.656μm。 N}`.N 折射率调制由采样x/y调制介质模拟。 Yphru"\$ aH@Ux?-} TR2X' `:O "#7~}ZB 基材丙烯酸的离散数据应该从miscellaneous材料目录中加载。 }bj
dK 折射率调制的数据阵列必须设置到介质中。 &Xr@nt0H 应该选择像素化折射率调制。 w74)kIi n_G< /8 02g!mJW>}y 优化的GRIN介质是周期性结构。 );4lM%]eb 只优化和指定一个单周期。 8?ig/HSt2 介质必须切换到周期模式。周期是 Gb)!]:8 1.20764μm×1.20764μm。 Fa SplEY!.k 6.通过GRIN介质传播 p3?!}VM!y oK cgP y+3<
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N pqaQ% |< 通过折射率调制层传播的传播模型: 8Ar5^.k - 薄元近似 W<Ms0 - 分步光束传播方法。 G2#={g{ 对于这个案例,薄元近似足够准确。 }9n{E-bj * 在传播面板上选择传播方法,并且编辑传播设置。 tvNh@it:F 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)。 r;3{%S._ \0&7^ 7.模拟结果 CD$0Z *5( h,s3&
角强度分布 (参见Sc563_GRIN_Diffuser_3.lpd) 3+6s}u) 8.结论
D{hsa 25xpq^Zw VirtualLab Fusion支持设计GRIN衍射光学元件和全息图。
2[WH8l+ 优化的GRIN元件可以生成任意的二维强度分布。 SKT f=rY 可以模拟通过x/y平面上任意调制的介质中的光传播。 b21c} rI3
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