设计和分析GRIN扩散器(完整)
1.模拟任务 hv "
'DP ifA=qn0=} 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。 [t)omPy<c 设计包括两个步骤: F.;G6 - 设计相位函数来生成一个角谱Top Hat分布。 5vxKkk&i4l - 基于相位调制来计算对应的折射率调制。 n =SY66 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。 r(UEPGu|~l $xx5+A%, z3F ^OU 照明光束参数 DGfhS` X @q=l H
*= MYVUOd, 波长:632.8nm VyRU_<xP 激光光束直径(1/e2):700um >Hh8K<@NL , $;g'z!N 理想输出场参数 xL.T}f~y2> O_}ZSB8" !sF! (u7 直径:1° 1\v$8pP+ 分辨率:≤0.03° wLa^pI4p ^ 效率:>70% M :m-i X 杂散光:<20% $`nKq4Y >)Ih[0~M Z=;+)
#, 2.设计相位函数 {?a9>g-BW p(2j7W-/ O5"o/Y~m j
s(E-d/ 相位的设计请参考会话编辑器 F~Kd5-I@ Sc563_GRIN_Diffuser_1.seditor和优化文档Sc563_GRIN_Diffuser_2.dp。 OL+!,Y 设计没有离散相位级的phase-only传输。 ,gU%%>-_~w jgiP2k[Xom 3.计算GRIN扩散器 S 6sSdo'
GRIN扩散器应该包含一个1mm厚度石英玻璃作为基板,和一个折射率调制的丙烯酸薄层。 " mKMym2 最大折射率调制为△n=+0.05。 +B*8$^,V) 最大层厚度如下: FV[6">;g j/zD`ydj 4.计算折射率调制 Kuh! b`9 0m5Q;|mH 从IFTA优化文档中显示优化的传输 q.(p.uD DdI7%?hK 将传输相位转变为实部,通过函数Manipulation→Field Quantity Operations→Move→Phase to Real。 /)80@ S"|sD|xOb Q*TxjE7K
生成正向函数,通过Manipulation→Amplitude/Real Part Manipulation→Lift Positive函数。 #vO3*-hs B3I\= vcB+h;x 乘以最大调制折射率(0.05),通过Manipulation→Operation with Constant→Multiply Constant函数。 'e6W$?z ?KxI|os 4'BzW Z;_a 将数据转换成数据阵列:Manipulation→Create Numerical Data Array(参见下一张)。 "X']_:F1a W7NHr5RC kO<`RHlX= }@'xEx 数据阵列可用于存储折射率调制。 D#%J|| 选择在下一个对话框中将实部转化为一个数据阵列图。 nf< <]iHf 插值应该设置为Nearest Neighbor来得到一个像素化折射率调制。 (PYUfiOf X$JO<@x 5.X/Y采样介质 $ql-"BB syh0E=If_ z(<
E % GRIN扩散器层将由双界面元件模拟。 ^_<>o[qE 这个元件可以在平面层和任意折射率调制之间进行模拟。 v)JQb-< 元件厚度对应于层厚度12.656μm。 K*J8(/WkD 折射率调制由采样x/y调制介质模拟。 ,8uu,,c <.3@-z>w2, sF;1)7]Pq @];#4O 基材丙烯酸的离散数据应该从miscellaneous材料目录中加载。 a73b/_zZ= 折射率调制的数据阵列必须设置到介质中。 yZ&By?.0 应该选择像素化折射率调制。 hvBuQuk) ilK8V4k<T) ^JtGT 优化的GRIN介质是周期性结构。 只优化和指定一个单周期。 =nnS X-x 介质必须切换到周期模式。周期是1.20764μm×1.20764μm。 $2BRi@ dh/:H/k kR 6.通过GRIN介质传播 OxF\Hm)( )ymF:]QC i/xPO ~E^EF{h
通过折射率调制层传播的传播模型: NQfIY`lt' - 薄元近似 se_zCS4Y - 分步光束传播方法。 +bm2vIh$ 对于这个案例,薄元近似足够准确。 y<F$@ 在传播面板上选择传播方法,并且编辑传播设置。 :&)RK~1m_ 场采样必须设置为手动模式并且采样距离为4.5μm(半像素尺寸)。 ;_j\E(^% ;$i9gP[|m 7.模拟结果 mC~W/KReA 角强度分布 (参见Sc563_GRIN_Diffuser_3.lpd) 9+QLcb `M>{43dj 8.结论 <O$'3_S"D q\#3G VirtualLab Fusion支持设计GRIN衍射光学元件和全息图。 q){]fp.,@ 优化的GRIN元件可以生成任意的二维强度分布。 6X|KKsPzX 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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