设计和分析GRIN扩散器(完整)
1.模拟任务 o_8Wnx^ \5|MW)x 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。 x8w l 设计包括两个步骤: 8Kw,
1O: - 设计相位函数来生成一个角谱Top Hat分布。 nz|6CP - 基于相位调制来计算对应的折射率调制。 C(8VXtx_ 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。 9>ajhFyOhX jB<B_" A+|bJ>q 照明光束参数 EHy 15RL ,wf:Fr ~R&rQJJeJ 波长:632.8nm 7Kf 激光光束直径(1/e2):700um yh2)Pc[ e
|K_y~ 理想输出场参数 0!-'4+" qt(4?_J Xdi<V_!BC- 直径:1° + -uQ] ^n 分辨率:≤0.03° et2;{Tb,5 效率:>70% vw 6$v 杂散光:<20% CBO*2?]s denxcDFu/~ o}DRp4;Ka 2.设计相位函数 mPU}]1*p b@c(Nv +`bnQn]x+ lz!(OO,g 相位的设计请参考会话编辑器 kebk f,`p Sc563_GRIN_Diffuser_1.seditor和优化文档Sc563_GRIN_Diffuser_2.dp。 -oUGmV_ 设计没有离散相位级的phase-only传输。 wmww7 I{Ip 3.计算GRIN扩散器 veuX/>! GRIN扩散器应该包含一个1mm厚度石英玻璃作为基板,和一个折射率调制的丙烯酸薄层。 XHxJzYMc 最大折射率调制为△n=+0.05。 k-H6c 最大层厚度如下: ,,H;2xYf ]
)iP?2{ 4.计算折射率调制 gg.]\#3g 0$ON`Vsu| 从IFTA优化文档中显示优化的传输 Mq#m;v$E g zlxkv-F{ 将传输相位转变为实部,通过函数Manipulation→Field Quantity Operations→Move→Phase to Real。 Ell14Iki RP$h;0EQG #8sy QWlG 生成正向函数,通过Manipulation→Amplitude/Real Part Manipulation→Lift Positive函数。 =/}Rnl+c W/\pqH vp2w^/])u
乘以最大调制折射率(0.05),通过Manipulation→Operation with Constant→Multiply Constant函数。 >;XtJJS D_?Tj &',#j]I 将数据转换成数据阵列:Manipulation→Create Numerical Data Array(参见下一张)。 Zr1"'+- ]?)uYot \?oT.z5VG& A1F$//a 数据阵列可用于存储折射率调制。 *Lxt{z`9 选择在下一个对话框中将实部转化为一个数据阵列图。 sZ~03QvkT 插值应该设置为Nearest Neighbor来得到一个像素化折射率调制。 KAXjvZN1 ZJW8S 5.X/Y采样介质 7TEpjSuF XlD=<$Nk7
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xq GRIN扩散器层将由双界面元件模拟。 _h4]gZ 这个元件可以在平面层和任意折射率调制之间进行模拟。 +pq)
7 元件厚度对应于层厚度12.656μm。 ?A;RTM 折射率调制由采样x/y调制介质模拟。 k-a1^K3 [Rub g)\ Tex< l?$X.CwX 基材丙烯酸的离散数据应该从miscellaneous材料目录中加载。 +'SL5d* 折射率调制的数据阵列必须设置到介质中。 }cI-]|)|2 应该选择像素化折射率调制。 (&NLLrsio 0C.5Qx .wp[uLE 优化的GRIN介质是周期性结构。 jygUf| 只优化和指定一个单周期。 %TR J 介质必须切换到周期模式。周期是 IP$eJL[&D" 1.20764μm×1.20764μm。 %,1TAmJfHa 8\9W:D@"x 6.通过GRIN介质传播 7FkiT VRgckh
m tV_3!7m0$ ~CHcbEWk)W 通过折射率调制层传播的传播模型: Q!3-P - 薄元近似 n$NM - 分步光束传播方法。 <mki@{ ;| 对于这个案例,薄元近似足够准确。 3 ^x&G?) 在传播面板上选择传播方法,并且编辑传播设置。 0FE_><e 场采样必须设置为手动模式并且采样距离为4.5μm(半像素尺寸)。 "=+i~N#Sc :R
+BC2x 7.模拟结果 g]JRAM M@7U]X$g
角强度分布 (参见Sc563_GRIN_Diffuser_3.lpd) X^dasU{* 8.结论 _.R]K$U 88<d<)7t VirtualLab Fusion支持设计GRIN衍射光学元件和全息图。 !SE 优化的GRIN元件可以生成任意的二维强度分布。 a *
CXg.i 可以模拟通过x/y平面上任意调制的介质中的光传播。 F'>yBDm*OM
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