设计和分析GRIN扩散器(完整)
1.模拟任务 e{7\pQK L;*
s-j6y 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。 fz\Q>u'T 设计包括两个步骤: h~m,0nGO - 设计相位函数来生成一个角谱Top Hat分布。 b,^Gj]7 - 基于相位调制来计算对应的折射率调制。 J09jBQ]R 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。 X%+lgm+ g_1#if& +4.s4&f) 照明光束参数 $'%GB $. &s='$a;4 T#H^
}` 波长:632.8nm Bl*}*S PU 激光光束直径(1/e2):700um Y@`uBB[ +U2lwd!j 理想输出场参数 &yvvea] E`UkL*Q f4h~c 直径:1° \c
-m\| 分辨率:≤0.03° *^uK=CH1?( 效率:>70% _"ciHYHBQ 杂散光:<20% 1>OlBp B=!!R]dxA Y>8Qj+d 2.设计相位函数 d/bimQ Ifn|wrx;g >[AmIYg ' @RF 相位的设计请参考会话编辑器 Y
{^*y Sc563_GRIN_Diffuser_1.seditor和优化文档Sc563_GRIN_Diffuser_2.dp。 q1T)H2S 设计没有离散相位级的phase-only传输。 z_!IA
] v v-tI`Qpb 3.计算GRIN扩散器 SO=gG 2E 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。 :$$~$P 最大折射率调制为△n=+0.05。 x
;|HT 最大层厚度如下: `Pvi+:6\Y 6u0>3-[6OD 4.计算折射率调制 q<
XFw-Pv 4<i#TCGex3 从IFTA优化文档中显示优化的传输 WR{m?neE_N uQIPnd(V 将传输相位转变为实部,通过函数Manipulation→Field Quantity Operations→Move→Phase to Real。 >$JE!.p%o
HG;;M6 Q>, &@ 生成正向函数,通过Manipulation→Amplitude/Real Part Manipulation→Lift Positive函数。 XM`GK>*aC( hzsQK_;S ENZym
乘以最大调制折射率(0.05),通过Manipulation→Operation with Constant→Multiply Constant函数。 )Ka-vX)D@ ~HB#7+b <D/K[mz- 将数据转换成数据阵列:Manipulation→Create Numerical Data Array(参见下一张)。 )8A.Wg4S;c N1Vj;- uge r:cD 9;+&}:IVS 数据阵列可用于存储折射率调制。 /oT~CB.. 选择在下一个对话框中将实部转化为一个数据阵列图。 ubM1Q r 插值应该设置为Nearest Neighbor来得到一个像素化折射率调制。 `;j1H<L k24I1DlR8 5.X/Y采样介质 9^XZ|` ,^([aK
f'oTN!5WF GRIN扩散器层将由双界面元件模拟。 MJ JC6: 这个元件可以在平面层和任意折射率调制之间进行模拟。 Cw,a)XB 元件厚度对应于层厚度12.656μm。 4
neZw'm 折射率调制由采样x/y调制介质模拟。 ^3dc#5]Xf )/jDt dI uOA/r@7I}S 8g0 #WV 基材丙烯酸的离散数据应该从miscellaneous材料目录中加载。 3gUY13C}:p 折射率调制的数据阵列必须设置到介质中。 z\m$>C| 应该选择像素化折射率调制。 cb^IJA9}
28"1ONs3 b-_l&;NWg 优化的GRIN介质是周期性结构。 I6^y` 2X 只优化和指定一个单周期。 05 6K) E 介质必须切换到周期模式。周期是 KR( apO 1.20764μm×1.20764μm。 @} r*KF- h>`[p,o 6.通过GRIN介质传播 -s0SQe{!_ ".>#Qp% hoFgs9 g$uiwqNA% 通过折射率调制层传播的传播模型: -dM~3' - 薄元近似 TB>_#+: - 分步光束传播方法。 6|EOB~| 对于这个案例,薄元近似足够准确。 nk|(cyt) 在传播面板上选择传播方法,并且编辑传播设置。 eQ'E`S_d 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)。 E:9RskI TgcCR:eL= 7.模拟结果 _/:- -Z 5S4Nx>
角强度分布 (参见Sc563_GRIN_Diffuser_3.lpd) (csk
8.结论 1|p\rHGd ;-1KPDIp` VirtualLab Fusion支持设计GRIN衍射光学元件和全息图。 aG7Lm2{c" 优化的GRIN元件可以生成任意的二维强度分布。 (Mfqzy 可以模拟通过x/y平面上任意调制的介质中的光传播。 1O Ft}>1
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