设计和分析GRIN扩散器(完整)
1.模拟任务 ~<n.5q%Z DI{*E 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。 Tgr,1)T 设计包括两个步骤: %8tE*3iUF - 设计相位函数来生成一个角谱Top Hat分布。 3EICdC
- 基于相位调制来计算对应的折射率调制。 R~k`KuY@! 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。 +K`A2&F9 @
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Bso#+v5 照明光束参数 <4q H0< src+z# Fds
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/c7 波长:632.8nm ?l^Xauk4Pj 激光光束直径(1/e2):700um \xCCJWek C'#)mo_@t 理想输出场参数 ,dCEy+ bH e'
U> tO3R&"{ 直径:1° _Ns EeKU 分辨率:≤0.03° _V-K yK 效率:>70% + '_t)k^ 杂散光:<20% k~"Eh]38 3uqhYT; EyE#x_A 2.设计相位函数 5dj@N3ZX7; ?1SsF>| 4\Y5RfLB_ VWvSt C 相位的设计请参考会话编辑器 yijP Sc563_GRIN_Diffuser_1.seditor和优化文档Sc563_GRIN_Diffuser_2.dp。 Y"GNJtsL " 设计没有离散相位级的phase-only传输。 c>B1cR
o[Jzx2A< 3.计算GRIN扩散器 64zOEjra 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。 T$xBH 最大折射率调制为△n=+0.05。 >CqzC8JF 最大层厚度如下: 'p&,'+x fORkH^Y(& 4.计算折射率调制 -)`_w^Ox JNfL
jfE)< 从IFTA优化文档中显示优化的传输 :CyHo6o9 W&?Qs=@ 将传输相位转变为实部,通过函数Manipulation→Field Quantity Operations→Move→Phase to Real。 lT^su'+bk [ >O!~ *9aJZWf>V 生成正向函数,通过Manipulation→Amplitude/Real Part Manipulation→Lift Positive函数。
p+h$]CH mH'~pR>t WTJ 0Q0U 乘以最大调制折射率(0.05),通过Manipulation→Operation with Constant→Multiply Constant函数。 a[-!X7,IU Wh)D_ x]+PWk 将数据转换成数据阵列:Manipulation→Create Numerical Data Array(参见下一张)。 f2i:I1 p(" sS>b}u+v#! L=r*bq E#B-JLMGl 数据阵列可用于存储折射率调制。 Y^eN}@]?& 选择在下一个对话框中将实部转化为一个数据阵列图。 ]ordqulq1 插值应该设置为Nearest Neighbor来得到一个像素化折射率调制。 @Jzk2,rI z%82Vt!a5 5.X/Y采样介质 P0m3IH) Ttluh
* Jj"{C] GRIN扩散器层将由双界面元件模拟。 :
uncOd. 这个元件可以在平面层和任意折射率调制之间进行模拟。 m9 h '!X< 元件厚度对应于层厚度12.656μm。 1qRquY 折射率调制由采样x/y调制介质模拟。 JE?rp1. EhcJE;S) Y2u\~.;oq y6XOq> 基材丙烯酸的离散数据应该从miscellaneous材料目录中加载。 R6+)&:Ab{R 折射率调制的数据阵列必须设置到介质中。 #S}orWj
应该选择像素化折射率调制。 j/O~8o& cgg6E
O( ~KBa-i%o 优化的GRIN介质是周期性结构。 只优化和指定一个单周期。 ;M:AcQZ|_ 介质必须切换到周期模式。周期是1.20764μm×1.20764μm。 bdg6B7%Q PsC")JS 6.通过GRIN介质传播 1/.BP +V3mF_s|z DXs an $|N6I 通过折射率调制层传播的传播模型: "rv~I_zl - 薄元近似 <xI<^r'C9e - 分步光束传播方法。 nf.Ox.kM) 对于这个案例,薄元近似足够准确。 Y{YbKKM 在传播面板上选择传播方法,并且编辑传播设置。 8dGsV5" * 场采样必须设置为手动模式并且采样距离为4.5μm(半像素尺寸)。 !J$r|IX5 sh<Q2X
7.模拟结果 $DbnPZ2$ 角强度分布 (参见Sc563_GRIN_Diffuser_3.lpd) @(t3<g 1EyN
|m| 8.结论 }Q\%tZC#T Nu5|tf9%A VirtualLab Fusion支持设计GRIN衍射光学元件和全息图。 "r9Rr_,
> 优化的GRIN元件可以生成任意的二维强度分布。 "H-s_Y# 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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