设计和分析GRIN扩散器(完整)
1.模拟任务 f|-
m ^/y >|l;*Kw,/P 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。 bin6i2b 设计包括两个步骤: D3<IuWeM - 设计相位函数来生成一个角谱Top Hat分布。 AkxH - 基于相位调制来计算对应的折射率调制。 [GtcaX{Zz 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%^h2
o 7ZS>1 |$YyjYK 照明光束参数 B1|?RfCe lr9=OlH z[WC7hvU 波长:632.8nm "sFW~Y 激光光束直径(1/e2):700um Oamv9RyDvC whV&qe;sw 理想输出场参数 \BN|?r$a ~Y\QGuT k%{ l4 直径:1° aXRv}WO$>k 分辨率:≤0.03° m,\i 效率:>70% ]b}B~jD 杂散光:<20% " <<A mG0L !5 /m97CC#+ 2.设计相位函数 4O$ mR K|`+C1! 9Tqo LX ^Y$QR] 相位的设计请参考会话编辑器 E|Q{]&$;Z" Sc563_GRIN_Diffuser_1.seditor和优化文档Sc563_GRIN_Diffuser_2.dp。 [:Be[pLC 设计没有离散相位级的phase-only传输。 3 t/ R 2M Hr(6TLNw 3.计算GRIN扩散器 aPprMQ5 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。 h8em\<; 最大折射率调制为△n=+0.05。 $"/UK3|d 最大层厚度如下: -UJ?L `GPQ((la 4.计算折射率调制 _B}9f :lNg:r$4 从IFTA优化文档中显示优化的传输 D`en%Lf!m _Q>
"\_, 将传输相位转变为实部,通过函数Manipulation→Field Quantity Operations→Move→Phase to Real。 3 sl=>;- <} &7 a s }I\-HP8!gv 生成正向函数,通过Manipulation→Amplitude/Real Part Manipulation→Lift Positive函数。 3QIdN P= e4lF. R_7
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乘以最大调制折射率(0.05),通过Manipulation→Operation with Constant→Multiply Constant函数。 %Nl`~Kz9U Jth=.9mrM r)Or\HL 将数据转换成数据阵列:Manipulation→Create Numerical Data Array(参见下一张)。 <]~ZPk[ h(_P9E[g ` ovgWv yE}BfU { . 数据阵列可用于存储折射率调制。 [$^A@bqk 选择在下一个对话框中将实部转化为一个数据阵列图。 10?qjjb& 插值应该设置为Nearest Neighbor来得到一个像素化折射率调制。 U{"f.Z:Ydo ?<!
nm&~ 5.X/Y采样介质 "@4ghot t u %'y_C3
Z{} n8b* GRIN扩散器层将由双界面元件模拟。 .?B{GnB> 这个元件可以在平面层和任意折射率调制之间进行模拟。 \<X2ns@Tf 元件厚度对应于层厚度12.656μm。 Ey'J]KVW 折射率调制由采样x/y调制介质模拟。 !Qcir&]C> pL! a @^'$r&M 7(NXCAO81 基材丙烯酸的离散数据应该从miscellaneous材料目录中加载。 V`[P4k+b 折射率调制的数据阵列必须设置到介质中。 *o!l/>4g 应该选择像素化折射率调制。 $6#
lTYN~ o*-9J2V=J vu<#wW*9 优化的GRIN介质是周期性结构。 t-!m
vx9Z 只优化和指定一个单周期。 BMpF02Y|4 介质必须切换到周期模式。周期是 !9DX=? 1.20764μm×1.20764μm。
#I;D 9qr UM`z$g 6.通过GRIN介质传播 Fom>'g* %kq ^]S2O Ssf+b!e] }a ^|L"
通过折射率调制层传播的传播模型: 5KJ%]B(H2 - 薄元近似 ZjS(ad*.2 - 分步光束传播方法。 +}U2@03I 对于这个案例,薄元近似足够准确。 HxZ.OZbR 在传播面板上选择传播方法,并且编辑传播设置。 +;dXDZ2 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)。 uH\w. O:e#!C8^ 7.模拟结果 @cIgxp x,\!DLq:p
角强度分布 (参见Sc563_GRIN_Diffuser_3.lpd) !R6ApB4ZI 8.结论 NI.`mc6Xd RLHYw@-j@ VirtualLab Fusion支持设计GRIN衍射光学元件和全息图。 O,|\"b1( 优化的GRIN元件可以生成任意的二维强度分布。 Pw{"_g 可以模拟通过x/y平面上任意调制的介质中的光传播。 hVM2/j
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