设计和分析GRIN扩散器(完整)
1.模拟任务 oap4rHk} Vt#.eL)Ee 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。 ^<2p~h0
\ 设计包括两个步骤: NC(~l - 设计相位函数来生成一个角谱Top Hat分布。 aqk!T%fg - 基于相位调制来计算对应的折射率调制。 (O3nL. 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。 %*}(}~ EaN6^S= %7+qnH*;r 照明光束参数 cVF"!. yY q,*<G L4nYXW0y 波长:632.8nm MQ8J<A Pf- 激光光束直径(1/e2):700um ud('0r',D S<Xf>-8w 理想输出场参数 &%J08l6 ( a#BV}= aPL+=5 8r 直径:1° 4.t-i5 分辨率:≤0.03° DB,J3bm 效率:>70% 3.y vvPFEM 杂散光:<20% N~'c_l ;:NJCu G Y}wyw8g/ 2.设计相位函数 oOFVb5qoFU 3^yK!-Wp( c]!V'#U N;`n@9BF 相位的设计请参考会话编辑器 IH+|}z4N?> Sc563_GRIN_Diffuser_1.seditor和优化文档Sc563_GRIN_Diffuser_2.dp。 Y.p;1" 设计没有离散相位级的phase-only传输。 ^iV)MTT tKXIk9e 3.计算GRIN扩散器 }O
p;
g^W 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。 )9]P MA?u 最大折射率调制为△n=+0.05。 {+>-7
9b 最大层厚度如下: ;RlxD 4p h/Y'<: 4.计算折射率调制 G18b$z c7H^$_^ = 从IFTA优化文档中显示优化的传输 YGNP53CU ]7A'7p$Y 将传输相位转变为实部,通过函数Manipulation→Field Quantity Operations→Move→Phase to Real。 <N~K;n
v ;!Fn1|) &$H!@@09|w 生成正向函数,通过Manipulation→Amplitude/Real Part Manipulation→Lift Positive函数。 x]j W<A xyXa . R=\IEqqsi
乘以最大调制折射率(0.05),通过Manipulation→Operation with Constant→Multiply Constant函数。 2&cT~ZX&' o)/ 0a Zv{'MIv&v 将数据转换成数据阵列:Manipulation→Create Numerical Data Array(参见下一张)。 1_G^w
qk ~wdGd+ez M"L=L5OH- <C*hokqqP 数据阵列可用于存储折射率调制。 |Y.?_lC 选择在下一个对话框中将实部转化为一个数据阵列图。 ;hq\ 插值应该设置为Nearest Neighbor来得到一个像素化折射率调制。 );YDtGip J rPm x 5.X/Y采样介质 #<xm. [nh>vqum
`WS&rmq&' GRIN扩散器层将由双界面元件模拟。 [V`r^ 这个元件可以在平面层和任意折射率调制之间进行模拟。 * v#o 元件厚度对应于层厚度12.656μm。 \OoWo 折射率调制由采样x/y调制介质模拟。 s>c=c-SP. -nwypu MHwIA *R n=q76W\ 基材丙烯酸的离散数据应该从miscellaneous材料目录中加载。 Dha1/g1q 折射率调制的数据阵列必须设置到介质中。 "J1
4C9u
应该选择像素化折射率调制。 '5tCz9}Y w32y3~ q,%st~ 优化的GRIN介质是周期性结构。 0*v2y*2V 只优化和指定一个单周期。 L"aeG 介质必须切换到周期模式。周期是 Ho]su? 1.20764μm×1.20764μm。 :23P!^Y
}-2|XD%] 6.通过GRIN介质传播 Uw:"n]G]D? n&!-9:0 G+m }MOQP7 2KZneS` 通过折射率调制层传播的传播模型: D6Wa.,r - 薄元近似 moE2G?R - 分步光束传播方法。 Tj- s4x 对于这个案例,薄元近似足够准确。 R@2X3s: 在传播面板上选择传播方法,并且编辑传播设置。 V VCZ9MVJ 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)。 "Y.y:Vv; h
yIV.W/ 7.模拟结果 8?C5L8) FGkVqZ Y2?
角强度分布 (参见Sc563_GRIN_Diffuser_3.lpd) &nK<:^n 8.结论 P2nu;I_& 2Z%O7V~u VirtualLab Fusion支持设计GRIN衍射光学元件和全息图。 WY]s |2a 优化的GRIN元件可以生成任意的二维强度分布。 C9;kpqNG#u 可以模拟通过x/y平面上任意调制的介质中的光传播。 t`QENXA}
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