设计和分析GRIN扩散器(完整)
1.模拟任务 ~{
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H' 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。 <J# R3{ 设计包括两个步骤: hrlCKL& - 设计相位函数来生成一个角谱Top Hat分布。 R;=6VH - 基于相位调制来计算对应的折射率调制。 iE{Oit^aG 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。 s}b*5@8|tA ~&[u]u[ l Z~+u 照明光束参数 UIw?;:Y mahi7eU
P Fi{mr*} 波长:632.8nm w:tGPort 激光光束直径(1/e2):700um `Wwh`]#"~d Nzc>)2% N 理想输出场参数 WRMz]|+}4 2<.Vv\
= HU3Vv<lz 直径:1° |7S:l9; 分辨率:≤0.03° 0N1' $K$\ 效率:>70% (j`l5r#X#/ 杂散光:<20% [xS5z1; y84XoDQ s{% fi* 2.设计相位函数 hd=j56P5P #y`k$20" fsb=8>}63} NFM-)Z57 相位的设计请参考会话编辑器 Oylp:_<aT Sc563_GRIN_Diffuser_1.seditor和优化文档Sc563_GRIN_Diffuser_2.dp。 <wqRk< 设计没有离散相位级的phase-only传输。 'v`~(9'Rcj .i\wE@v 3.计算GRIN扩散器 kBUufV~ GRIN扩散器应该包含一个1mm厚度石英玻璃作为基板,和一个折射率调制的丙烯酸薄层。 >|S>J+( 最大折射率调制为△n=+0.05。 4}PeP^pj 最大层厚度如下: <e^6.!;W 0<"tl0p_ 4.计算折射率调制 X!?wL0n =1&}t%<X 从IFTA优化文档中显示优化的传输 9M19UP& 8Y]}Gb! 将传输相位转变为实部,通过函数Manipulation→Field Quantity Operations→Move→Phase to Real。 | )S{(#k t-a`.y GHqBnE{B 生成正向函数,通过Manipulation→Amplitude/Real Part Manipulation→Lift Positive函数。 aliQ6_ )m> 6hk ="=#5C 乘以最大调制折射率(0.05),通过Manipulation→Operation with Constant→Multiply Constant函数。 l+'`BBh*] Ny[s+2? } pSt@3o, 将数据转换成数据阵列:Manipulation→Create Numerical Data Array(参见下一张)。 \Z8Y(]6* &?fvt
Ld'EABM s:G[Em1 数据阵列可用于存储折射率调制。 S@;&U1@h 选择在下一个对话框中将实部转化为一个数据阵列图。 .w=:+msL{( 插值应该设置为Nearest Neighbor来得到一个像素化折射率调制。 {!>E9Px -!JlM@ 5.X/Y采样介质 <m:4g
,6 W=(MsuirO v^57j:sD GRIN扩散器层将由双界面元件模拟。 L)j]~^P$- 这个元件可以在平面层和任意折射率调制之间进行模拟。 23,%=U 元件厚度对应于层厚度12.656μm。 'XG:1Bpm 折射率调制由采样x/y调制介质模拟。 u>j 5`OXo s-Q7uohK `8qT['`#R oT$(<$&< 基材丙烯酸的离散数据应该从miscellaneous材料目录中加载。 &P{o{ 折射率调制的数据阵列必须设置到介质中。 O>kXysM v> 应该选择像素化折射率调制。 |
3hT { -(|7`U -DbH6u3 优化的GRIN介质是周期性结构。 只优化和指定一个单周期。 )+VHt
介质必须切换到周期模式。周期是1.20764μm×1.20764μm。 c
g3Cl[s 0]/,m4a#n 6.通过GRIN介质传播 uVoF<={ ze-TBh/ Y8{T.\%\+ #3AYz82w 通过折射率调制层传播的传播模型: K*J4&5?/ - 薄元近似 |8&\N - 分步光束传播方法。 "P>$=X~Zi 对于这个案例,薄元近似足够准确。 KY;uO 8Te 在传播面板上选择传播方法,并且编辑传播设置。 g]oc(RM 场采样必须设置为手动模式并且采样距离为4.5μm(半像素尺寸)。 ^\Ue7,H- )M&I)In' 7.模拟结果 >e5q2U 角强度分布 (参见Sc563_GRIN_Diffuser_3.lpd) ~4p]E'b Rh05W_?Js 8.结论 d&$.jk8 2 uyS^W'fF VirtualLab Fusion支持设计GRIN衍射光学元件和全息图。 E.En$'BvB 优化的GRIN元件可以生成任意的二维强度分布。 ZQgxrZx3 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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