设计和分析GRIN扩散器(完整)
1.模拟任务 _%(.OR K9+\Z 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。 *bUOd'vh 设计包括两个步骤: L. 8`5<ITw - 设计相位函数来生成一个角谱Top Hat分布。 X6xs@tgQ - 基于相位调制来计算对应的折射率调制。 "bz]5c~ 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。 4K*st8+bl- Nw1Bn~yx<R `>
+:38 照明光束参数 >X*Y jv:r ()5X<=i U65oh8x 波长:632.8nm ^DVryeLD 激光光束直径(1/e2):700um k]~$AaNq \\3 ?ij:v 理想输出场参数 D;[%*q* ]}n|5 `uC^"R(m 直径:1° zx@L sp 分辨率:≤0.03° eKf5orN 效率:>70% w+a5/i@ 杂散光:<20% ElK Md 2w fkXS=~6 T8d=@8g,% 2.设计相位函数 tJmy}.t1
n%Oq"`w4 }KT$J G? %,e,KcP' 相位的设计请参考会话编辑器 8C@6
b4VK Sc563_GRIN_Diffuser_1.seditor和优化文档Sc563_GRIN_Diffuser_2.dp。 7spZe" 设计没有离散相位级的phase-only传输。 @!^Y_q + WT?p] 3.计算GRIN扩散器 u=Xpu,q 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。 ZrB(!L~7 最大折射率调制为△n=+0.05。 wN^^_ 最大层厚度如下: u?F.%j- i)$ySlEh 4.计算折射率调制 HE>V\+
AL (G(M"S SC 从IFTA优化文档中显示优化的传输 Mi\-
9- 0.2stBw 将传输相位转变为实部,通过函数Manipulation→Field Quantity Operations→Move→Phase to Real。 xzOn[.Fi `gyke2n :jC$$oC]. 生成正向函数,通过Manipulation→Amplitude/Real Part Manipulation→Lift Positive函数。 .zTkOkL FR>[g`1 D1@yW}
4 乘以最大调制折射率(0.05),通过Manipulation→Operation with Constant→Multiply Constant函数。 DQ9aq.; 7P]i|Q{ <$d2m6 J 将数据转换成数据阵列:Manipulation→Create Numerical Data Array(参见下一张)。 v6Wz:|G/u Z?V vFEt% i0*Cs#(=h h<8c{RuoZC 数据阵列可用于存储折射率调制。 J#jFX
F\ 选择在下一个对话框中将实部转化为一个数据阵列图。 wQ[!~>A 插值应该设置为Nearest Neighbor来得到一个像素化折射率调制。 9+/D\|"{ 0d1!Q!PH3 5.X/Y采样介质 #lMC#Ld <4~SFTWY ei"c|/pO GRIN扩散器层将由双界面元件模拟。 {u-J?(s} 这个元件可以在平面层和任意折射率调制之间进行模拟。 sH'0utD#Y 元件厚度对应于层厚度12.656μm。 %UhLCyC/ 折射率调制由采样x/y调制介质模拟。 Qvel#*-4 ,X;$-. |_QpB?b b80&${v 基材丙烯酸的离散数据应该从miscellaneous材料目录中加载。 W39J)~D^@ 折射率调制的数据阵列必须设置到介质中。 Z^=(9: 应该选择像素化折射率调制。 ~*]7f%L- AEDBr < Zg0nsNA
优化的GRIN介质是周期性结构。 只优化和指定一个单周期。 `^
a:1^ 介质必须切换到周期模式。周期是1.20764μm×1.20764μm。 9U4[o<G]= ]w0Y5H " 6.通过GRIN介质传播 BPm")DMo J<4_<.o(a b5I 8jPj4c s@GE(Pu7 通过折射率调制层传播的传播模型: ~%eE%5!k - 薄元近似 w4_Xby) - 分步光束传播方法。 7oc Ng 对于这个案例,薄元近似足够准确。 /-t!)_zvw 在传播面板上选择传播方法,并且编辑传播设置。 7I@df.rf6J 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,-a >jL dLeos9M: 7.模拟结果 uI&0/ 角强度分布 (参见Sc563_GRIN_Diffuser_3.lpd) SuNc&e#( _a|g
> 8.结论 GN=8;Kq% t0kZFU VirtualLab Fusion支持设计GRIN衍射光学元件和全息图。 MgN;[4|[h 优化的GRIN元件可以生成任意的二维强度分布。 *5?Qam3 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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