设计和分析GRIN扩散器(完整)
1.模拟任务 nICc}U?k y<0zAsT 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。 "XlNKBgM 设计包括两个步骤: n/6#rj^$ - 设计相位函数来生成一个角谱Top Hat分布。 Q^prHn*@ - 基于相位调制来计算对应的折射率调制。 |tIr?nXSW3 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。 C]414Ibi 3O7]~5 j1 c.dk4v%Y5 照明光束参数 EudX^L5U<d k#uSH
eq7f v_mk{ 波长:632.8nm p4GhT~)l: 激光光束直径(1/e2):700um [~*5uSG 0gO_dyB 理想输出场参数 w=:o//~6j WfpQ J9eOBom8e< 直径:1° JJ_b{ao< 分辨率:≤0.03° 1/+d@s#t 效率:>70% J|,Uu^7` 杂散光:<20% \ne1Xu:hM U{i xok })W9=xO~ 2.设计相位函数 M2H +1ic Gu+9R>
7 OAM [ )3rc}:1 相位的设计请参考会话编辑器 n2}(Pt. Sc563_GRIN_Diffuser_1.seditor和优化文档Sc563_GRIN_Diffuser_2.dp。 N8x[8Rp 设计没有离散相位级的phase-only传输。 @~ k4,dJ 2[~|#0x 3.计算GRIN扩散器 K&ZN!VN/p 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。 Ln:6@Ok)5% 最大折射率调制为△n=+0.05。 +7\$wc_1I@ 最大层厚度如下: -p.c8B )U12Rshl 4.计算折射率调制 #1*#3p9UL 4>
k"$l/: 从IFTA优化文档中显示优化的传输 +t*V7nW fF6bEJl3 将传输相位转变为实部,通过函数Manipulation→Field Quantity Operations→Move→Phase to Real。 /2^"c+/'p !LI6_Oq JLd-{}A""- 生成正向函数,通过Manipulation→Amplitude/Real Part Manipulation→Lift Positive函数。 "5<:Dj/W &1/OwTI4J "DaE(S&
乘以最大调制折射率(0.05),通过Manipulation→Operation with Constant→Multiply Constant函数。 @k=UB&?I SR%k|YT r{>Q{$Q 将数据转换成数据阵列:Manipulation→Create Numerical Data Array(参见下一张)。 H9;0$Y(e- mtU{d^B {p\ll U!d|5W.{Q 数据阵列可用于存储折射率调制。 4)"S/u 选择在下一个对话框中将实部转化为一个数据阵列图。 lfvt9!SJ+/ 插值应该设置为Nearest Neighbor来得到一个像素化折射率调制。 8[b_E5!V [Ef6@ 5.X/Y采样介质 mR|L'[l Az7
]qb
a\m_Q{: GRIN扩散器层将由双界面元件模拟。 Sq&r
; 这个元件可以在平面层和任意折射率调制之间进行模拟。 RW{y.WhB 元件厚度对应于层厚度12.656μm。 "I3
#/~q 折射率调制由采样x/y调制介质模拟。 ziDvDu= ;b{yu| {FQ@eeU =yF]#>Ah
基材丙烯酸的离散数据应该从miscellaneous材料目录中加载。 Ii9[[I 折射率调制的数据阵列必须设置到介质中。 \sMe2OL#z 应该选择像素化折射率调制。 |v:oLgUdH }!Y=SP1e XGuxd 优化的GRIN介质是周期性结构。 1=Z!ZY}}e 只优化和指定一个单周期。 z$gtGrU 介质必须切换到周期模式。周期是 /4*Y#IpZ 1.20764μm×1.20764μm。 Brtsig,4 "(r%`.l=I 6.通过GRIN介质传播 d-3.7nJ: HYg! <y V&*|%,q {J1iheuS} 通过折射率调制层传播的传播模型: yky%+@2q - 薄元近似 e2e!"kEF - 分步光束传播方法。 Zg$S% 1(Q 对于这个案例,薄元近似足够准确。 V408uy-M 在传播面板上选择传播方法,并且编辑传播设置。 MaPOmS8? 场采样必须设置为手动模式并且采样距离为4.5μm(半像素尺寸)。 #f [}a @U3:9~Q 7.模拟结果 ph}%Ay$ qJ sH
角强度分布 (参见Sc563_GRIN_Diffuser_3.lpd) 6P3h955c 8.结论 &~Pk*A_: Jd^Lnp6? VirtualLab Fusion支持设计GRIN衍射光学元件和全息图。 c/Fgx/hr 优化的GRIN元件可以生成任意的二维强度分布。 c]h@<wnv 可以模拟通过x/y平面上任意调制的介质中的光传播。 ]5K+W
|