设计和分析GRIN扩散器(完整)
1.模拟任务 l<-0@(x) o2_mcJ 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。 ^oXLk&d 设计包括两个步骤: :O9i:Xq[QW - 设计相位函数来生成一个角谱Top Hat分布。 f9a_:]F - 基于相位调制来计算对应的折射率调制。 N
VBWF 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。 s#>``E! aX}:O r0:I 照明光束参数 &O\$=&, h wPQRm[O| \QP1jB 波长:632.8nm eUEO~M2&U{ 激光光束直径(1/e2):700um JAU:Wqlg1 j-(k`w\ 理想输出场参数 )uazB!X "
"{#~X} Uu(FFd~3 直径:1° zrE Dld9 分辨率:≤0.03° vN$j@h . 效率:>70% r8TNl@Z 杂散光:<20% 56!/E5qgW (4"Azo*~![ n]a/nv 2.设计相位函数 hWAZP=H Y N*"q'Yz_ xa? cwBf((~ 相位的设计请参考会话编辑器 pa2cM%48 Sc563_GRIN_Diffuser_1.seditor和优化文档Sc563_GRIN_Diffuser_2.dp。 [*z`p;n2D 设计没有离散相位级的phase-only传输。 &vV_,$ jQi)pVT^ 3.计算GRIN扩散器 G21cJi* 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。 7#9yAS+x( 最大折射率调制为△n=+0.05。 <69Uq8GI 最大层厚度如下: .TKKjS%8 @ZtDjxN
& 4.计算折射率调制 I1fUV72 R^=[D#*]> 从IFTA优化文档中显示优化的传输 RJ~I?{yR0[ kdp- |9 将传输相位转变为实部,通过函数Manipulation→Field Quantity Operations→Move→Phase to Real。 &pEr;:E lbnH|;`$]m |^T?5=&Kt 生成正向函数,通过Manipulation→Amplitude/Real Part Manipulation→Lift Positive函数。 ^gd[U C-"w Oq4J$/% (f>~+-IL
乘以最大调制折射率(0.05),通过Manipulation→Operation with Constant→Multiply Constant函数。 P,ud"F=r 9vw0box >q^l 将数据转换成数据阵列:Manipulation→Create Numerical Data Array(参见下一张)。 kzXmiBL<9 `AcT}.u .E&-gXJ4 E'wJ+X9 + 数据阵列可用于存储折射率调制。 \A=:6R%Qb 选择在下一个对话框中将实部转化为一个数据阵列图。 \&.]!!Q 插值应该设置为Nearest Neighbor来得到一个像素化折射率调制。 9Netnzv% 3+d_5l;m) 5.X/Y采样介质 zpM%L:S oRQJ YH
|Y|g T*v GRIN扩散器层将由双界面元件模拟。 p7eRAQ\' 这个元件可以在平面层和任意折射率调制之间进行模拟。 P/;d|M( 元件厚度对应于层厚度12.656μm。 )ND%MYJSq 折射率调制由采样x/y调制介质模拟。 i{5,mS& G~fM!F0 OD`?BM J8:f9a:|M 基材丙烯酸的离散数据应该从miscellaneous材料目录中加载。 b$k|D)_| 折射率调制的数据阵列必须设置到介质中。 QGM@m:O 应该选择像素化折射率调制。 ZQ'bB5I "JJEF2e@Z 4 g}'/ 优化的GRIN介质是周期性结构。 qmWn$,ax 只优化和指定一个单周期。 Mpu8/i
gX, 介质必须切换到周期模式。周期是 *oca 1.20764μm×1.20764μm。 (M,IgSn9 F,'rW:{HMt 6.通过GRIN介质传播 ERQc1G]3Dd kjVJ!R\ D`C#O
7.N eg$y,Tx 通过折射率调制层传播的传播模型: Fo@cz"% - 薄元近似 \WN,. - 分步光束传播方法。 gvl3NQQ%t 对于这个案例,薄元近似足够准确。 1YxG<K] 在传播面板上选择传播方法,并且编辑传播设置。 4IH,:w=ofN 场采样必须设置为手动模式并且采样距离为4.5μm(半像素尺寸)。 xJSK" a/v!W@Zz} 7.模拟结果 KqNbIw*sR Y!C8@B$MR3
角强度分布 (参见Sc563_GRIN_Diffuser_3.lpd) TC$)::C1 8.结论 (Sd8S`xO Sl7x>= VirtualLab Fusion支持设计GRIN衍射光学元件和全息图。 q}'ww 优化的GRIN元件可以生成任意的二维强度分布。 o<Z 可以模拟通过x/y平面上任意调制的介质中的光传播。 5y`n8. (?
|