设计和分析GRIN扩散器(完整)
1.模拟任务 ]0L&v7[ C{2xHd/* 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。 8BvonYt=8 设计包括两个步骤: Jjl`_X$CB - 设计相位函数来生成一个角谱Top Hat分布。 e L.(p
k^< - 基于相位调制来计算对应的折射率调制。 A{B/lX) 设计相位函数是基于案例DO.002。在开始设计一个梯度折射率扩散器之前,我们迫切地推荐您先阅读这个案例。 jF[ 1za %p
X6QRt? xUfbW;;]UU 照明光束参数 .5!t:FPOv t\$U`V) "`asFg 波长:632.8nm k<+0o)) 激光光束直径(1/e2):700um sl*5Y#,|1 hR5_+cuIp 理想输出场参数 7)%+=@ >[6{LAe~hp 'H7x L 直径:1° .G o{1[ 分辨率:≤0.03° L4L2O7 效率:>70% z4 E|Ai 杂散光:<20% h~wi6^{&Y R>`}e+-D jjM{] 2.设计相位函数 {-BRt)L[ CIVnCy z 9_sA&2P{uV _20#2i& 相位的设计请参考会话编辑器 #Km:}= Sc563_GRIN_Diffuser_1.seditor和优化文档Sc563_GRIN_Diffuser_2.dp。 P=1I<Pew 设计没有离散相位级的phase-only传输。 Cye$H9 2 k=GG>]<i 3.计算GRIN扩散器 bqQq=SO 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。 yz2Ci0Dwy 最大折射率调制为△n=+0.05。 G^"Vo x4 最大层厚度如下: Ej7 /X ~ $Ci0I+5w 4.计算折射率调制 N8`?t5 w-@6|o,S 从IFTA优化文档中显示优化的传输 H'F6$ypoS ^s.V;R 将传输相位转变为实部,通过函数Manipulation→Field Quantity Operations→Move→Phase to Real。 #yI.nzA* 5d@t7[] 76.{0c 生成正向函数,通过Manipulation→Amplitude/Real Part Manipulation→Lift Positive函数。 |y20Hi': flgRpXt ~XeFOMq
乘以最大调制折射率(0.05),通过Manipulation→Operation with Constant→Multiply Constant函数。 -*2Mf Mh i@NqC;~; m`6Yc:@E 将数据转换成数据阵列:Manipulation→Create Numerical Data Array(参见下一张)。 [7m1Q< (6v(9p fIF<g@s e4FM} z[ 数据阵列可用于存储折射率调制。 `]Bxn)b( 选择在下一个对话框中将实部转化为一个数据阵列图。 Il.Ed-&62 插值应该设置为Nearest Neighbor来得到一个像素化折射率调制。 {K#NB_*To :R):b 5.X/Y采样介质 7j7e61
Ax ``ekR6[ 8c
kX:tc GRIN扩散器层将由双界面元件模拟。 ;O 0+, 这个元件可以在平面层和任意折射率调制之间进行模拟。 aAu>Tn86D. 元件厚度对应于层厚度12.656μm。 CXtU"X 折射率调制由采样x/y调制介质模拟。 ":3 VJ(eY D\/xu-& D}3XFuZs_ z'p:gv] 基材丙烯酸的离散数据应该从miscellaneous材料目录中加载。 (wmBjQ]B< 折射率调制的数据阵列必须设置到介质中。 `IINq{Zk 应该选择像素化折射率调制。 P\CDd=yWc 9t@:4O Ch
)dLPz@ 优化的GRIN介质是周期性结构。 *b}>cn)<v
只优化和指定一个单周期。 t0:AScZY 介质必须切换到周期模式。周期是 ,a?\MM9$ 1.20764μm×1.20764μm。 j\RpO'+} %=j3jj[ 6.通过GRIN介质传播 6B$q,"%S@ ;jK#[*y
yz+, gLY b{DiM098 通过折射率调制层传播的传播模型: sM1RU - 薄元近似 !S%6Uzsj - 分步光束传播方法。 (wRBd 对于这个案例,薄元近似足够准确。 g=}v>[k E 在传播面板上选择传播方法,并且编辑传播设置。 PZ8U6K' 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)。 RnfXN)+P rg(lCL&:S 7.模拟结果 }2)DPP:ic }W)=@t
角强度分布 (参见Sc563_GRIN_Diffuser_3.lpd) ~`Qko-a& 8.结论 v;y0jD#b
(kTXP_ VirtualLab Fusion支持设计GRIN衍射光学元件和全息图。 {mE! Vf 优化的GRIN元件可以生成任意的二维强度分布。 ?(KvQK|d4 可以模拟通过x/y平面上任意调制的介质中的光传播。 (\puf+
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