设计和分析GRIN扩散器(完整)
1.模拟任务 #})Oz| c [y}/QPR 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。 QRdNi1&M 设计包括两个步骤: zc]F - 设计相位函数来生成一个角谱Top Hat分布。 VP\HPSp - 基于相位调制来计算对应的折射率调制。 M$-4.+G 设计相位函数是基于案例DO.002。在开始设计一个梯度折射率扩散器之前,我们迫切地推荐您先阅读这个案例。 u#%Ig3 rui}a=rs ~wDmt 照明光束参数 f2_LfbvH *jGB/ y x@2rfs 波长:632.8nm J"|)?$d]z 激光光束直径(1/e2):700um 64s+
0} twt
Bt L 理想输出场参数 n<8$_?- (U2G" n0U^gsD4J 直径:1° f1=BBQY
> 分辨率:≤0.03° <.$<d 效率:>70% =b32E^z, 杂散光:<20% riZFcVsB 0ang~_ ' F`*(\# 2.设计相位函数 0NfO|l7P vi4 1` p1v:X? >tr?5iKxc 相位的设计请参考会话编辑器 dVVeH\o Sc563_GRIN_Diffuser_1.seditor和优化文档Sc563_GRIN_Diffuser_2.dp。 A/{pG#if]3 设计没有离散相位级的phase-only传输。 uByF*}d1 #i ?@S$ 3.计算GRIN扩散器 ce2d)FG}e 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。 (J.(Fl>^ 最大折射率调制为△n=+0.05。 qS&PMQ"$ 最大层厚度如下: .`Z{ptt> >1pD'UZIy7 4.计算折射率调制 90sM S]a (m)%5*: 从IFTA优化文档中显示优化的传输 x@DXW( X]cB`?vR 将传输相位转变为实部,通过函数Manipulation→Field Quantity Operations→Move→Phase to Real。 au"HIyi?k aZ@4Z=LK 1a_;[.s 生成正向函数,通过Manipulation→Amplitude/Real Part Manipulation→Lift Positive函数。 +n,8o:fU: "1%<IqpU+ dadOjl)S) 乘以最大调制折射率(0.05),通过Manipulation→Operation with Constant→Multiply Constant函数。 /T#<g: 0#K@^a (n" ) 将数据转换成数据阵列:Manipulation→Create Numerical Data Array(参见下一张)。 <kLY1EILM
cD0 ^+`vh0TPQ Redp'rXT<h 数据阵列可用于存储折射率调制。 enG6T 选择在下一个对话框中将实部转化为一个数据阵列图。 Lom%eoH) 插值应该设置为Nearest Neighbor来得到一个像素化折射率调制。 nyQFS 3
%DA { 5.X/Y采样介质 KG>.7xVWV7 {!N4| wB9IP{Pf GRIN扩散器层将由双界面元件模拟。 KNY<"b 这个元件可以在平面层和任意折射率调制之间进行模拟。 |]GEJUWtCd 元件厚度对应于层厚度12.656μm。 DIk$9$"<x 折射率调制由采样x/y调制介质模拟。 `yQHPN0/ 3BY/&'oX .Z_U]_( T{uktIO/ 基材丙烯酸的离散数据应该从miscellaneous材料目录中加载。 S<Q1
&], 折射率调制的数据阵列必须设置到介质中。 Efp=z=E 应该选择像素化折射率调制。 u`bWn IC}zgvcW {q}:w{x9u 优化的GRIN介质是周期性结构。 只优化和指定一个单周期。 Ku&(+e 介质必须切换到周期模式。周期是1.20764μm×1.20764μm。 FblGFm"P }\823U
% 6.通过GRIN介质传播 uFok'3!g7% MO _9Yi 6,@M0CX hJ}G5pX 通过折射率调制层传播的传播模型: etTuukq_Z - 薄元近似 ]6:5<NW - 分步光束传播方法。 ..~{cU4Tt 对于这个案例,薄元近似足够准确。 =x7ODBYW^ 在传播面板上选择传播方法,并且编辑传播设置。 :+R5"my 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)。 Fn[~5/ R
+\y". 7.模拟结果 R=e`QMq 角强度分布 (参见Sc563_GRIN_Diffuser_3.lpd) ux=a9 PN.6BJvu 8.结论 &1Y+q] }s)Z:6;(,q VirtualLab Fusion支持设计GRIN衍射光学元件和全息图。 Z(<ul<?r 优化的GRIN元件可以生成任意的二维强度分布。 Iewq?s\Fo 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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