设计和分析GRIN扩散器(完整)
1.模拟任务 agjv{ D3)zk@N 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。 \ gLHi~ 设计包括两个步骤: Gi "941zVl - 设计相位函数来生成一个角谱Top Hat分布。 o>7ts&rk - 基于相位调制来计算对应的折射率调制。 ~-PjW#J% 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。 \'9PZ6q{ wg0 \_@3 Ti'}MC+0 照明光束参数 !"<MsoY@ ( YQWbOk `;)\u 波长:632.8nm wc!onZX5 激光光束直径(1/e2):700um j{NNSi3 7oq[38zB 理想输出场参数 Sp}tD<V `;>= '"O!\ lWqrU1Sjl 直径:1° I =1+h 分辨率:≤0.03° l'\pk<V 效率:>70% nv0]05.4 杂散光:<20% T'LIrf * 1Od-3 7DIIx}A 2.设计相位函数 F$^Su<w5l 9:e YU
= kI:}| _ u-tQ9ioKC 相位的设计请参考会话编辑器 bks/`rIA Sc563_GRIN_Diffuser_1.seditor和优化文档Sc563_GRIN_Diffuser_2.dp。 KyzFnVH3) 设计没有离散相位级的phase-only传输。 <x&%~6j 1P(|[W1 3.计算GRIN扩散器 !}4MN:r 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。 ({NAMc* 最大折射率调制为△n=+0.05。 )=-0M9e.{ 最大层厚度如下: (sQr X{~ %zSuK8kxV 4.计算折射率调制 8
O 67 _z54Ycr4H 从IFTA优化文档中显示优化的传输 y|Ir._bt z8[yt282 将传输相位转变为实部,通过函数Manipulation→Field Quantity Operations→Move→Phase to Real。
zcva-ze:; g7&9" 8P"_#M?! 生成正向函数,通过Manipulation→Amplitude/Real Part Manipulation→Lift Positive函数。 |QMhMGjV Ton94:9bZ Y;)dct
乘以最大调制折射率(0.05),通过Manipulation→Operation with Constant→Multiply Constant函数。 "3<da* D1 &`fhEN i,|0@Vy 将数据转换成数据阵列:Manipulation→Create Numerical Data Array(参见下一张)。 STglw-TC\ J@OB`2?Zv o ,xxh m~dC3}e8/? 数据阵列可用于存储折射率调制。 A.D{.a 选择在下一个对话框中将实部转化为一个数据阵列图。 2CzaL,je[ 插值应该设置为Nearest Neighbor来得到一个像素化折射率调制。 TuW/N
L| EaWS. eK 5.X/Y采样介质 z.CywME<)t w=}uwvn NX
D)@YI.T GRIN扩散器层将由双界面元件模拟。 Raw)9tUt 这个元件可以在平面层和任意折射率调制之间进行模拟。 F
{B\kq8 元件厚度对应于层厚度12.656μm。 e4G4GZH8 折射率调制由采样x/y调制介质模拟。 VOr 1 3 ( ]M{4j r@{~ 5&L YhRWz=l 基材丙烯酸的离散数据应该从miscellaneous材料目录中加载。 0x9x@gF 折射率调制的数据阵列必须设置到介质中。 4pln5v= 应该选择像素化折射率调制。 8&Myva c5Q<$86 'oN\hy($,h 优化的GRIN介质是周期性结构。 !gLkJ) 只优化和指定一个单周期。 DaH?@Q 介质必须切换到周期模式。周期是 &*s0\
8 1.20764μm×1.20764μm。 jA(>sz gaf$uT2
6.通过GRIN介质传播 ZbT/$\0(6 fRfn2jA)d Nk[2nyeO> Pub0IIs 通过折射率调制层传播的传播模型: h!#:$|Q - 薄元近似 *FfMI - 分步光束传播方法。 U;n*j3wT 对于这个案例,薄元近似足够准确。 ,KJw|x4}\ 在传播面板上选择传播方法,并且编辑传播设置。 KK,Z"){
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)。 1.D-FPK I2a6w<b 7.模拟结果 !6G?zipB J>^\oAgpE
角强度分布 (参见Sc563_GRIN_Diffuser_3.lpd) w0ZLcND{ 8.结论 kSc{^-<R HK)cKzG[s! VirtualLab Fusion支持设计GRIN衍射光学元件和全息图。 IG?'zppjd6 优化的GRIN元件可以生成任意的二维强度分布。 O'GG Ti]e 可以模拟通过x/y平面上任意调制的介质中的光传播。 UA~RK2k?
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