设计和分析GRIN扩散器(完整)
1.模拟任务 Ffr6P
}I \\,z[C 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。 G9jlpf5> 设计包括两个步骤: kA(q-Re$B* - 设计相位函数来生成一个角谱Top Hat分布。 Wg5i#6y8w - 基于相位调制来计算对应的折射率调制。 (1}"I
RX. 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。 <=&7*8u0+ AV?<D.< &Qq4xn+J 照明光束参数 eO=!( >jBnNA@ x_|: 3I 波长:632.8nm m#(ve1E 激光光束直径(1/e2):700um >zWVM1\\j
js8\" 理想输出场参数 {T[/B"QZG 05m/iQ L8j#lu 直径:1° [/I1%6; 分辨率:≤0.03° aXefi'!6 效率:>70% #%g~fh 杂散光:<20% 5CuK\< t#h<'?\E $W;IW$ 2.设计相位函数 0IEFCDeCO WtTwY8HC _"`U.!3* md/Z[du:' 相位的设计请参考会话编辑器 ?$^qcpJCp Sc563_GRIN_Diffuser_1.seditor和优化文档Sc563_GRIN_Diffuser_2.dp。 4GRmo"S 设计没有离散相位级的phase-only传输。 mckrR$> S,,3h0$X 3.计算GRIN扩散器 l<$c.GgFd 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。
<&'r_m 最大折射率调制为△n=+0.05。 [\&Mo]"0 最大层厚度如下: ]-aeoa# $|YIr7?R 4.计算折射率调制 PaFJw5f 1XO*yZF 从IFTA优化文档中显示优化的传输 ^eEj
5Rh 8D:{05 将传输相位转变为实部,通过函数Manipulation→Field Quantity Operations→Move→Phase to Real。 -$4%@Z =#<hT
s <z|? C 生成正向函数,通过Manipulation→Amplitude/Real Part Manipulation→Lift Positive函数。 ^q,KRut 9Yowz]') k852M^JP 乘以最大调制折射率(0.05),通过Manipulation→Operation with Constant→Multiply Constant函数。 '.@R_sj sHrpBm&O4 _rqOzE) 将数据转换成数据阵列:Manipulation→Create Numerical Data Array(参见下一张)。 wDZFOx0#8 6mBX{-Z[ !DCJ2h%E[_ bhSpSul 数据阵列可用于存储折射率调制。 <5(8LMF 选择在下一个对话框中将实部转化为一个数据阵列图。 :u{0M& 插值应该设置为Nearest Neighbor来得到一个像素化折射率调制。 c+G: bb%p |7/B20 5.X/Y采样介质 @X/S
h: 7-ba-[t#A )B*?se]LJ GRIN扩散器层将由双界面元件模拟。 }FMl4 _}u 这个元件可以在平面层和任意折射率调制之间进行模拟。 4T9hT~cT7 元件厚度对应于层厚度12.656μm。 ZZE 折射率调制由采样x/y调制介质模拟。 n a2"Sy=Yi C)z[Blt ;?2vW8{p< [NvEXTd 基材丙烯酸的离散数据应该从miscellaneous材料目录中加载。 =O)JPo&iwY 折射率调制的数据阵列必须设置到介质中。 {zUc*9 应该选择像素化折射率调制。 Whd4-pR8 q 'hV 'U ^^?DYC
优化的GRIN介质是周期性结构。 只优化和指定一个单周期。 ;^DUtr
; 介质必须切换到周期模式。周期是1.20764μm×1.20764μm。 2,&lGyV# &,."=G 6.通过GRIN介质传播 2c%}p0<;|? B0z.s+. YC=BP5^ ;*W]]4fy 通过折射率调制层传播的传播模型: 6ddkUPTF - 薄元近似 Z{p6Q1u - 分步光束传播方法。 B@zJ\Ir[ 对于这个案例,薄元近似足够准确。 f/;\/Q[Z7 在传播面板上选择传播方法,并且编辑传播设置。 F` I-G~e 场采样必须设置为手动模式并且采样距离为4.5μm(半像素尺寸)。 "}SERC7 4rM77Uw> 7.模拟结果 <YeF?$S} 角强度分布 (参见Sc563_GRIN_Diffuser_3.lpd) DAu|`pyC% ;7`<.y 8.结论 DQlaSk4hF_ 3Gp4%UT& VirtualLab Fusion支持设计GRIN衍射光学元件和全息图。 LDBR4@V 优化的GRIN元件可以生成任意的二维强度分布。 8nnkv,wa 可以模拟通过x/y平面上任意调制的介质中的光传播。
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