设计和分析GRIN扩散器(完整)
1.模拟任务 &{=`g+4n /9k}Ip 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。 41s [p56+@ 设计包括两个步骤: 7a#zr_r - 设计相位函数来生成一个角谱Top Hat分布。 w=}R'O;k - 基于相位调制来计算对应的折射率调制。 P$hmDTn72 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。 <&87aDYz wf&1,t3Bgn ,]cb3nP 照明光束参数 *<IQ+oat,a ;FH_qF`.
.4cOMiG 波长:632.8nm > Du>vlTY 激光光束直径(1/e2):700um Q"D%xY KOP*\\1
J 理想输出场参数 yq,%ey8 F qH@iZ $@}\T 直径:1° 5;yVA 分辨率:≤0.03° *p>1s!i 效率:>70% [*2|#KSCX 杂散光:<20% 6JZ$;x{j y|O)i
I/g m=e#1Hs 2.设计相位函数 KGq4tlM6 X!=*<GF) @uzzyp r> -_xC,dwK 相位的设计请参考会话编辑器 t^(#~hx Sc563_GRIN_Diffuser_1.seditor和优化文档Sc563_GRIN_Diffuser_2.dp。 d*(wU>J ' 设计没有离散相位级的phase-only传输。 +E-f 5^GFN*poig 3.计算GRIN扩散器 (g
9G!I 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。 7iM;X2=7} 最大折射率调制为△n=+0.05。 Z+J;nl 最大层厚度如下: C~([aH@-I wG2-,\: 4.计算折射率调制 S&w(H'4N D-!#TN`Y 从IFTA优化文档中显示优化的传输 #{L
!o5 Xy'qgK? 将传输相位转变为实部,通过函数Manipulation→Field Quantity Operations→Move→Phase to Real。 g"&e*fF eHy.<VX M!E#T-) 生成正向函数,通过Manipulation→Amplitude/Real Part Manipulation→Lift Positive函数。 eV x
&S a Uk0]A sxBRg= 乘以最大调制折射率(0.05),通过Manipulation→Operation with Constant→Multiply Constant函数。 xgQ]#{tG SjRR8p<
DZ9qIc}Y 将数据转换成数据阵列:Manipulation→Create Numerical Data Array(参见下一张)。 TPeBb8v8D :1JICxAU c(y~,hN&p fqgm`4> 数据阵列可用于存储折射率调制。 oL69w1 选择在下一个对话框中将实部转化为一个数据阵列图。 eS{ xma 插值应该设置为Nearest Neighbor来得到一个像素化折射率调制。 ;n-IpR#|
av*M# 5.X/Y采样介质 [va7+=[1= 7L=V{,,v .Iret: GRIN扩散器层将由双界面元件模拟。 ;*8nd-\ 这个元件可以在平面层和任意折射率调制之间进行模拟。 :/
yR 元件厚度对应于层厚度12.656μm。 {=K u9\ 折射率调制由采样x/y调制介质模拟。 ^MZdht
>&kb|) w'b|*_Q4Q 2r]!$ hto 基材丙烯酸的离散数据应该从miscellaneous材料目录中加载。 VN1a\ 折射率调制的数据阵列必须设置到介质中。 .+"SDtoX 应该选择像素化折射率调制。 ecI[lB {lhdropd @Fl&@ $ 优化的GRIN介质是周期性结构。 只优化和指定一个单周期。 5E#koy7
$s 介质必须切换到周期模式。周期是1.20764μm×1.20764μm。 pd rF/U+ sa71Vh{ 6.通过GRIN介质传播 bof{R{3q Jc#()4
"w\Iz] {=NHidi~ 通过折射率调制层传播的传播模型: [-bT_X - 薄元近似 r|WoM39bp - 分步光束传播方法。 %joIe w]V3 对于这个案例,薄元近似足够准确。 8;YN`S!o 在传播面板上选择传播方法,并且编辑传播设置。 *<**rY* 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)。 ]o(&J7Z6- mmVx',k 7.模拟结果 _S(]/d(c 角强度分布 (参见Sc563_GRIN_Diffuser_3.lpd) "lp), mYudUn4Wo 8.结论 9%?'[jJ ;5P>R[p VirtualLab Fusion支持设计GRIN衍射光学元件和全息图。 'CH|w~E 优化的GRIN元件可以生成任意的二维强度分布。 \sIRV}Tk}N 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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