设计和分析GRIN扩散器(完整)
1.模拟任务 [~0q ) d|HM 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。 "+Yn;9 设计包括两个步骤: Oc=PJf%D# - 设计相位函数来生成一个角谱Top Hat分布。 '%7]xp - 基于相位调制来计算对应的折射率调制。 ]@ g$<& 设计相位函数是基于案例DO.002。在开始设计一个梯度折射率扩散器之前,我们迫切地推荐您先阅读这个案例。 LR.+CxQ fXQRsL8
] [l{eJ/W 照明光束参数 Lu5.$b s$G8`$+i1 NGzqiu"J 波长:632.8nm (NlEb'~+ 激光光束直径(1/e2):700um ^aMdbB f@g 理想输出场参数 +Ea XS -JQg{A \5_^P{p7< 直径:1° 32/P(- 分辨率:≤0.03° jg/<"/E 效率:>70% 00TdX|V` 杂散光:<20% \mGM#E %05a>Rf& YtQWArX, 2.设计相位函数 {<n)zLy !X_~|5. uwzT? C A6 I-hhHm<@ 相位的设计请参考会话编辑器 aC`
c^'5 Sc563_GRIN_Diffuser_1.seditor和优化文档Sc563_GRIN_Diffuser_2.dp。 }A^,y 设计没有离散相位级的phase-only传输。 GjG3aqP&! iB-s*b<`~ 3.计算GRIN扩散器 (iP,YKG1? 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。 %q^]./3p 最大折射率调制为△n=+0.05。 /ep~/#Ia 最大层厚度如下: %W+Fe,] B.jYU 4.计算折射率调制 /L^dHI]Q m8'1@1d| 从IFTA优化文档中显示优化的传输 b5R*] *@^0xz{\z 将传输相位转变为实部,通过函数Manipulation→Field Quantity Operations→Move→Phase to Real。 j+/*NM_y3 0rUf'S
?K //|Vj | = 生成正向函数,通过Manipulation→Amplitude/Real Part Manipulation→Lift Positive函数。 7 >(ygu RdHR[Usm :P~Owz 乘以最大调制折射率(0.05),通过Manipulation→Operation with Constant→Multiply Constant函数。 z(qz(`eGC& i/z7a%$ kvn6
NiU 将数据转换成数据阵列:Manipulation→Create Numerical Data Array(参见下一张)。 !NjE5USi IgL8u Qt 2hb kF .b) 数据阵列可用于存储折射率调制。 jEI L(0_H 选择在下一个对话框中将实部转化为一个数据阵列图。 .VT,,0 插值应该设置为Nearest Neighbor来得到一个像素化折射率调制。 `314.a6S r.5F^ 5.X/Y采样介质 Viw3 /K `R RORzXoS ` 0F
IJT GRIN扩散器层将由双界面元件模拟。 '-=?lyKv 这个元件可以在平面层和任意折射率调制之间进行模拟。 rv:O|wZ 元件厚度对应于层厚度12.656μm。 $)!Z"2T 折射率调制由采样x/y调制介质模拟。 ?a@l.ZM* %<t/xAge
@$]h[ |Oe6OCPf 基材丙烯酸的离散数据应该从miscellaneous材料目录中加载。 e<K=Q$U. 折射率调制的数据阵列必须设置到介质中。 7Z_iQ1 应该选择像素化折射率调制。 &3V4~L1aEg 4tjRju? p
WH u[Fu 优化的GRIN介质是周期性结构。 只优化和指定一个单周期。 5Mr:(|JyV 介质必须切换到周期模式。周期是1.20764μm×1.20764μm。 FmPF7 wlJ1,)n^2 6.通过GRIN介质传播 4p.O<f;A8 al/~ \N30SG?o 4~4Hst#^ 通过折射率调制层传播的传播模型: (!s[~O 6 - 薄元近似 _ 17"T0 - 分步光束传播方法。 5|Qr"c$p 对于这个案例,薄元近似足够准确。 K4"as9oFP 在传播面板上选择传播方法,并且编辑传播设置。 e]QkZg2?Yn 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)。 U!4 ^; ?jbam!A 7.模拟结果 Iu8=[F> 角强度分布 (参见Sc563_GRIN_Diffuser_3.lpd) 43Q&<r$[T |@RO&F 8.结论 bHCd|4e,2 DWAU8>c+ VirtualLab Fusion支持设计GRIN衍射光学元件和全息图。 /.r($Sg^ 优化的GRIN元件可以生成任意的二维强度分布。 j^gF~Wz^ 可以模拟通过x/y平面上任意调制的介质中的光传播。
|