设计和分析GRIN扩散器(完整)
1.模拟任务 fs\l*nBig OQA}+XO 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。 u[})|x*N 设计包括两个步骤: %+qD-{& - 设计相位函数来生成一个角谱Top Hat分布。 SZNM$X|T - 基于相位调制来计算对应的折射率调制。 Iell`; 设计相位函数是基于案例DO.002。在开始设计一个梯度折射率扩散器之前,我们迫切地推荐您先阅读这个案例。 PE0A ` USv: +
. p1q"[)WVn^ 照明光束参数 M#UW#+*g! YhRES]^ 6|L<?
X 波长:632.8nm [?^,,.Dd 激光光束直径(1/e2):700um rUR{MF&]D 9ELLJ@oNC 理想输出场参数 b 'jZ4{+W ZG3u ~J)_S'
# 直径:1° 8i;EpAwB 分辨率:≤0.03° q{ i9VJ] 效率:>70% S{&,I2aO 杂散光:<20% To.CY^M W{<_gD9 _SY4Qs`d 2.设计相位函数 E0[ec6^qwY Z_Qs^e$ ?#da4W a"@k11 相位的设计请参考会话编辑器 f%<kcM2 Sc563_GRIN_Diffuser_1.seditor和优化文档Sc563_GRIN_Diffuser_2.dp。 {26/SY 设计没有离散相位级的phase-only传输。 ~bC{R&p g1UP/hNJ\8 3.计算GRIN扩散器 B&3oo 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。 tNj-~r 最大折射率调制为△n=+0.05。 qj/
pd
7\ 最大层厚度如下: rl"$6{Z} MEf`&<t 4.计算折射率调制 `f?v_Ui-$ K Rs
e 从IFTA优化文档中显示优化的传输 GgwO>[T o`,|{K$H 将传输相位转变为实部,通过函数Manipulation→Field Quantity Operations→Move→Phase to Real。 :s DE'o 9.)*z-f$
~$cz`A 生成正向函数,通过Manipulation→Amplitude/Real Part Manipulation→Lift Positive函数。 kV9S+ME I6@98w}" cAnL,?_v
乘以最大调制折射率(0.05),通过Manipulation→Operation with Constant→Multiply Constant函数。 vkUXMMuf+e |,#DB )IQ5Qu 将数据转换成数据阵列:Manipulation→Create Numerical Data Array(参见下一张)。 ZFYv|2l s F-{( }81eef4$S qmQ}
数据阵列可用于存储折射率调制。 !D#wSeJ 选择在下一个对话框中将实部转化为一个数据阵列图。 j=c=Pe"?u 插值应该设置为Nearest Neighbor来得到一个像素化折射率调制。 '9d<vWg xgeDfpF' 5.X/Y采样介质 c$fi3O G4O
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IY_u|7d GRIN扩散器层将由双界面元件模拟。
/,Unp1D 这个元件可以在平面层和任意折射率调制之间进行模拟。 *WTmS2?'h 元件厚度对应于层厚度12.656μm。 9)2kjBeb 折射率调制由采样x/y调制介质模拟。 [&H$Su}$0 b~$B0o) pAK7V;sJ gbf2ty 基材丙烯酸的离散数据应该从miscellaneous材料目录中加载。 3X|7 R 折射率调制的数据阵列必须设置到介质中。 4sJM!9eb[ 应该选择像素化折射率调制。 %*:X
FB B"; >zF Z:_ wE62' 优化的GRIN介质是周期性结构。 MC\rx=cR\ 只优化和指定一个单周期。 xbUL./uj 介质必须切换到周期模式。周期是 GTYCNi66 1.20764μm×1.20764μm。 '2LK(uaU Ebk9[= 6.通过GRIN介质传播 7c.96FA t?&@bs5~g [v0[,K u
V[:e|v 通过折射率调制层传播的传播模型: [- Xz: - 薄元近似 b\
P6,s'( - 分步光束传播方法。 +F>9hA 对于这个案例,薄元近似足够准确。 lRO7 Ae 在传播面板上选择传播方法,并且编辑传播设置。 g#W/WKvM 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)。 ;pH&YBY 322)r$!" 7.模拟结果 TK! D=M
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角强度分布 (参见Sc563_GRIN_Diffuser_3.lpd) fC4#b?Q 8.结论 T{A5,85 heizO",8.& VirtualLab Fusion支持设计GRIN衍射光学元件和全息图。 xbTvv>'U 优化的GRIN元件可以生成任意的二维强度分布。 U-]Rm}X\M 可以模拟通过x/y平面上任意调制的介质中的光传播。 aB$xQ|~
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