设计和分析GRIN扩散器(完整)
1.模拟任务 P@#6.Bb#V 3}Pa,uN 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。 Ycwb1e# 设计包括两个步骤: p"Y= - 设计相位函数来生成一个角谱Top Hat分布。 Kkm7L- - 基于相位调制来计算对应的折射率调制。 >Ko )Z&j9W 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。 kcb'`<B ~S9nLb:O{ gMbvHlT 照明光束参数 "yumc5kt Yu=^`I >J1o@0tk 波长:632.8nm n_Z8%|h 激光光束直径(1/e2):700um EMo6$( 6~s,j({^ 理想输出场参数 JcP'+@X" Velmq'n V4>P8cE 直径:1° c/u;v69r 分辨率:≤0.03° [Zf<r1m 效率:>70% jn[a23;G) 杂散光:<20% k)J7) L LuVj9+1 S |w5#a_adM 2.设计相位函数 >,v~,<3
i ,rKN/{M!
>Pu*MD; bu.36\78 相位的设计请参考会话编辑器 'coqm8V[% Sc563_GRIN_Diffuser_1.seditor和优化文档Sc563_GRIN_Diffuser_2.dp。 U6Qeode 设计没有离散相位级的phase-only传输。 |Yx8Ez I6\3wU~). 3.计算GRIN扩散器 ]kPco4 GRIN扩散器应该包含一个1mm厚度石英玻璃作为基板,和一个折射率调制的丙烯酸薄层。 z(ajR*\# 最大折射率调制为△n=+0.05。 1L0ku@%t9Y 最大层厚度如下: nF-FoO98 xfzR>NU 4.计算折射率调制 YANEdH`d cA*%K[9 从IFTA优化文档中显示优化的传输 p4[W@JV >dM'UpN@ 将传输相位转变为实部,通过函数Manipulation→Field Quantity Operations→Move→Phase to Real。 Pzqgg43Xf X}ZOjX! gR+Z"] 生成正向函数,通过Manipulation→Amplitude/Real Part Manipulation→Lift Positive函数。 lbPxZ'YO# _I9TG.AA. 5q<kt{06\ 乘以最大调制折射率(0.05),通过Manipulation→Operation with Constant→Multiply Constant函数。 Rm
RV8 WJ6 sw&Qks?V kahv1s- 将数据转换成数据阵列:Manipulation→Create Numerical Data Array(参见下一张)。 s2E}+
# &$=F$ Vf@/}=X * YP7<j*s8 数据阵列可用于存储折射率调制。 8c~H![2u 选择在下一个对话框中将实部转化为一个数据阵列图。 [ /D/ 插值应该设置为Nearest Neighbor来得到一个像素化折射率调制。 ;#+#W+0 g
(~& 5.X/Y采样介质 wK3}K kO4C^pl"v ql4T@r3l}3 GRIN扩散器层将由双界面元件模拟。 F,D& 这个元件可以在平面层和任意折射率调制之间进行模拟。 IJ0RHDod: 元件厚度对应于层厚度12.656μm。 6?~pWZ&k_ 折射率调制由采样x/y调制介质模拟。 dug RO[ k91Y"_& %6n;B|! @f$P*_G 基材丙烯酸的离散数据应该从miscellaneous材料目录中加载。 2vwT8/ 折射率调制的数据阵列必须设置到介质中。 "[%NXan 应该选择像素化折射率调制。 Ua:EI!` acH.L_B: [7B&<zY/? 优化的GRIN介质是周期性结构。 只优化和指定一个单周期。
A=,m 介质必须切换到周期模式。周期是1.20764μm×1.20764μm。 ^O?$}sr V6!oe^a7' 6.通过GRIN介质传播 !xlVyt5e s)C.e# xl UeRenp ."lY>(HJ 通过折射率调制层传播的传播模型: Yc
%eTh - 薄元近似 +vQyHo - 分步光束传播方法。 (]pQ.3 对于这个案例,薄元近似足够准确。 u66w('2 在传播面板上选择传播方法,并且编辑传播设置。 r8xH A 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)。 E>ev /6ox 464Z0C 7.模拟结果 W=DQ6. 角强度分布 (参见Sc563_GRIN_Diffuser_3.lpd) !=-l760 w "D"9G 8.结论 IL~yJx_11 YziQU_ VirtualLab Fusion支持设计GRIN衍射光学元件和全息图。 GY!&H"% 优化的GRIN元件可以生成任意的二维强度分布。 Fm@GU 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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