1.模拟任务 $-sHWYZ eehb1L2(b 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。
;NITc 设计包括两个步骤:
97!;.f- - 设计相位函数来生成一个角谱Top Hat分布。
8bld3p"^ - 基于相位调制来计算对应的折射率调制。
rFL;'Cj@ 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。
*0=j?~& Er?&Y,o ?&1!vz 照明光束参数 ~Z'?LV<t 3h`f 6 P~X2^bw 波长:632.8nm
R4:b{ )=O 激光光束直径(1/e2):700um
nAdf=D'P l,5+@i`5i 理想输出场参数 t"oeQ*d% _X
x/(.O \,0oX!<YY 直径:1°
5:_}zu|!u 分辨率:≤0.03°
b4N[)%@ 效率:>70%
IW] rb/H 杂散光:<20%
3/eca fe_5LC" 6.yu-xm 2.设计相位函数 ;9QEK]@ }Jj}%XxKs @f3E`8 -aCKRN85 相位的设计请参考会话编辑器
FfT`;j Sc563_GRIN_Diffuser_1.seditor和
优化文档Sc563_GRIN_Diffuser_2.dp。
(TT}6j 设计没有离散相位级的phase-only传输。
Ml-6OvQ7g Uw<nxD/+ 3.计算GRIN扩散器 [ub e6 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。
!R`{ TbN 最大折射率调制为△n=+0.05。
$6R-5oQ 最大层厚度如下:
8zW2zkv2|# o-B$J? 4.计算折射率调制 &mS^ZyG N4TV 从IFTA优化文档中显示优化的传输
G$('-3@i`w @-`*m+$U6 将传输相位转变为实部,通过函数Manipulation→Field Quantity Operations→Move→Phase to Real。
0?|<I{z2 `C'H.g\>2Q U-k`s[dv 生成正向函数,通过Manipulation→Amplitude/Real Part Manipulation→Lift Positive函数。
+X
88;- &s>Jb?_5Mx
M x"\5i 乘以最大调制折射率(0.05),通过Manipulation→Operation with Constant→Multiply Constant函数。
;L ^o*` k)TpnH! " Q\sK"~@3 将数据转换成数据阵列:Manipulation→Create Numerical Data Array(参见下一张)。
cQ}{[YO deh*Ib:(S !&@615Vtw [AJJSd/: 数据阵列可用于存储折射率调制。
jT;;/Fd3/ 选择在下一个对话框中将实部转化为一个数据阵列图。
}4X0epPp;: 插值应该设置为Nearest Neighbor来得到一个像素化折射率调制。
V0 a3<6@4 9_h[bBx-'Q 5.X/Y采样介质 <b*DQ:N
)NT*bLRPQ sU^1wB
Rj GRIN扩散器层将由双界面元件
模拟。
<(#ej4ar, 这个元件可以在平面层和任意折射率调制之间进行模拟。
6j|{`Zd)G 元件厚度对应于层厚度12.656μm。
9H1rO8k 折射率调制由采样x/y调制介质模拟。
lq7E4r 2y1Sne=<Kb DzRFMYBR VuZr:-K/ 基材丙烯酸的离散数据应该从miscellaneous材料目录中加载。
E2+`4g@{8< 折射率调制的数据阵列必须设置到介质中。
9%obq/Lb 应该选择像素化折射率调制。
\o3gKoL% +&H4m=D-#a j<e2d7oN 优化的GRIN介质是周期性结构。 只优化和指定一个单周期。
1X1dG#: 介质必须切换到周期模式。周期是1.20764μm×1.20764μm。
hOK8(U0 4s
oJ.j8 6.通过GRIN介质传播 E=O\0!F|b [()koU#w. uCB=u[]y4 &5!8F(7 通过折射率调制层传播的传播模型:
|;{6&S - 薄元近似
>y+B - 分步光束传播方法。
X2"/%!65{ 对于这个案例,薄元近似足够准确。
Yx`n:0 在传播面板上选择传播方法,并且编辑传播设置。
b|(:[nB 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)。
"d}Gp9+$VY V0Hj8}l;M 7.模拟结果 &uVnZ@o42 角强度分布
(参见Sc563_GRIN_Diffuser_3.lpd)
uhq8 w&.aQGR# 8.结论 7a}k F((4U"
VirtualLab Fusion支持设计GRIN衍射
光学元件和全息图。
x.4m|f0; 优化的GRIN元件可以生成任意的二维强度分布。
y8xE
6i 可以模拟通过x/y平面上任意调制的介质中的光传播。