设计和分析GRIN扩散器(完整)
1.模拟任务 hHQt4 r'd w\a#Bfcv 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。 U bXz`i 设计包括两个步骤: qxNV~aK - 设计相位函数来生成一个角谱Top Hat分布。 bjZ?WZr - 基于相位调制来计算对应的折射率调制。 <7+.5iB3 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。 o@-cT`HP +yk>jx mE1*F'0a 照明光束参数 h&P[9:LH iQQJ` scmbDaOn 波长:632.8nm +xa2e?A%L 激光光束直径(1/e2):700um Tbw8#[6AX od>.5{o 理想输出场参数 =>Efrma p_(
NLJ% qIl@,8T 直径:1° w67Pw
分辨率:≤0.03° [?A0{#5)8x 效率:>70% 6/) A6Tt 杂散光:<20% >2r/d pbNVj~#6 OmW|\d PU 2.设计相位函数 {Ffr l(* uQ}kq7gd 43YusUv =:lacK(0 相位的设计请参考会话编辑器 DBRTZES Sc563_GRIN_Diffuser_1.seditor和优化文档Sc563_GRIN_Diffuser_2.dp。 +Aq}BjD# 设计没有离散相位级的phase-only传输。 S!uyplYKF 00ho*p!E' 3.计算GRIN扩散器 W# $rC<Jh] GRIN扩散器应该包含一个1mm厚度石英玻璃作为基板,和一个折射率调制的丙烯酸薄层。 gw-l]@;1 最大折射率调制为△n=+0.05。 >8c9-dTmf 最大层厚度如下: ay2.CBF 3i<*,@CY 4.计算折射率调制 o_S8fHqjt v "07H 从IFTA优化文档中显示优化的传输 #gP\q?5Ov EJZ2V>\_-0 将传输相位转变为实部,通过函数Manipulation→Field Quantity Operations→Move→Phase to Real。 M~v{\!S @YRBZ6FH fu/v1~X 生成正向函数,通过Manipulation→Amplitude/Real Part Manipulation→Lift Positive函数。 .Q7z<Q YRl2e`&jt cK""Xz&m 乘以最大调制折射率(0.05),通过Manipulation→Operation with Constant→Multiply Constant函数。 p ^Ruf?> }Q*8QV 16AYB17 将数据转换成数据阵列:Manipulation→Create Numerical Data Array(参见下一张)。 R lv|DED$ ^#Shs^#
\;~>AL* %*,'&S 数据阵列可用于存储折射率调制。 Ma$b(4dB 选择在下一个对话框中将实部转化为一个数据阵列图。 F"_SCA?9? 插值应该设置为Nearest Neighbor来得到一个像素化折射率调制。 ~FJd{$2x` >R6Me*VR 5.X/Y采样介质 *5 5yF` yZKj>P1 Wn|w~{d{ GRIN扩散器层将由双界面元件模拟。 )
Limt<S 这个元件可以在平面层和任意折射率调制之间进行模拟。 tH$Z_(5
元件厚度对应于层厚度12.656μm。 l+@NjZGm< 折射率调制由采样x/y调制介质模拟。 ,oR}0(^"\< |<OZa;c+ t6j|q nfw P*_Q 8I)Y 基材丙烯酸的离散数据应该从miscellaneous材料目录中加载。 \'shnzs 折射率调制的数据阵列必须设置到介质中。 0nC%tCV' 应该选择像素化折射率调制。 P66>w})@ /P320[B}m& kZeb^Q+, 优化的GRIN介质是周期性结构。 只优化和指定一个单周期。 #=h~Lr'UH 介质必须切换到周期模式。周期是1.20764μm×1.20764μm。 V^"5cW )g)X~]* 6.通过GRIN介质传播 A+AqlM+$i vU::dr `Q,03W#GJ% 1aKY+4/G 通过折射率调制层传播的传播模型: +Bgy@.a? - 薄元近似 HI55):Eb - 分步光束传播方法。 v#F.FK 对于这个案例,薄元近似足够准确。 WEZ)7H 在传播面板上选择传播方法,并且编辑传播设置。 Fq:BRgCE 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)。 1O8RGk4 M,zUg_ @ 7.模拟结果 =98@MX%P 角强度分布 (参见Sc563_GRIN_Diffuser_3.lpd) Bf.@B0\ {eL XVNR7R 8.结论 h",kA(+P Q!WXFS VirtualLab Fusion支持设计GRIN衍射光学元件和全息图。 y]+q mNw"+ 优化的GRIN元件可以生成任意的二维强度分布。 2+50ezsId 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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