设计和分析GRIN扩散器(完整)
1.模拟任务 1?QVtfwY >aJmRA-C} 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。 f1:>H.m`
设计包括两个步骤: h.?<(I - 设计相位函数来生成一个角谱Top Hat分布。 YQD`4ND - 基于相位调制来计算对应的折射率调制。 WblH} 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。 N_
ODr]L Vl$RMW@Ds 0dwD ?GG2 照明光束参数 pbG-uH^ =EVB?k
, (tA[] ne2 波长:632.8nm EJ
{vJZO 激光光束直径(1/e2):700um s[7$%|~W pzRVX8 理想输出场参数 d1#lC*.Sg =eY >0SG]er@ 直径:1° z@UH[>^gj 分辨率:≤0.03° n5"i'o{w 效率:>70% |d&Kr0QIV 杂散光:<20% i+S%e,U* f]10^y5& @8\0@[] 2.设计相位函数 +9LzDH E<LH-_$ BT(eU*m- 0<uL0FOT 相位的设计请参考会话编辑器 lre(]oBXA Sc563_GRIN_Diffuser_1.seditor和优化文档Sc563_GRIN_Diffuser_2.dp。 DBy%"/c 设计没有离散相位级的phase-only传输。 ih("`//nP sz%]rN6$ 3.计算GRIN扩散器 @RB^m(> 5 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。 L|{v kkBo 最大折射率调制为△n=+0.05。 X%I@4 B7Ts 最大层厚度如下: !*DYdqQ/ @sa_/LH!K 4.计算折射率调制 k_1;YOBF ;]R5:LbXS 从IFTA优化文档中显示优化的传输 Rex86!TO KY2z)#/ 将传输相位转变为实部,通过函数Manipulation→Field Quantity Operations→Move→Phase to Real。 rLeQBp' zBca$Vp OtAAzc!dQ 生成正向函数,通过Manipulation→Amplitude/Real Part Manipulation→Lift Positive函数。 T
g(\7Kq E}zGY2Xx u=PLjrB~}
乘以最大调制折射率(0.05),通过Manipulation→Operation with Constant→Multiply Constant函数。 Q-iBK*-w c;KMox/ wtL=^ 将数据转换成数据阵列:Manipulation→Create Numerical Data Array(参见下一张)。 P7X3>5<;q Wf?[GO bWp)'mx5u 3 q8S 数据阵列可用于存储折射率调制。 k g(}%Ih 选择在下一个对话框中将实部转化为一个数据阵列图。 ;fQIaE&H 插值应该设置为Nearest Neighbor来得到一个像素化折射率调制。 hw`pi6
,ZYPffu<* 5.X/Y采样介质 <D& Ep Q4Wz5n1yp7
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(zt GRIN扩散器层将由双界面元件模拟。 lP4s"8E`h 这个元件可以在平面层和任意折射率调制之间进行模拟。 N.|zz)y 元件厚度对应于层厚度12.656μm。 D0_CDdW%7 折射率调制由采样x/y调制介质模拟。 rw
2i_,.*~ 4K~> 2.{zfr Dg Rn^gL{Q 基材丙烯酸的离散数据应该从miscellaneous材料目录中加载。 ~md06"AYJ 折射率调制的数据阵列必须设置到介质中。 f6(1jx" 应该选择像素化折射率调制。 wqjR-$c `Y!8,(5# =yRv*C 优化的GRIN介质是周期性结构。 %"#ydOy 只优化和指定一个单周期。 r0OP !u 介质必须切换到周期模式。周期是 TQ~a5q 1.20764μm×1.20764μm。 ES(qu]CjI ?hrz@k| 6.通过GRIN介质传播 hVz]', )2^r
0(x {QN 5QGvK %LqT>HXJ 通过折射率调制层传播的传播模型: 2/F8kVx{ - 薄元近似 %ol1WG 9 - 分步光束传播方法。 zII^Ny8D 对于这个案例,薄元近似足够准确。 @eESKg(, 在传播面板上选择传播方法,并且编辑传播设置。 hq&9S{Ep 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)。 -U7,~z oBnes* 7.模拟结果 m.gv? fG8^ |:
角强度分布 (参见Sc563_GRIN_Diffuser_3.lpd) |g!$TUS. 8.结论 <jaQ0S{| X-CoC
VirtualLab Fusion支持设计GRIN衍射光学元件和全息图。 McbbEs=) 优化的GRIN元件可以生成任意的二维强度分布。 pFBK'NE 可以模拟通过x/y平面上任意调制的介质中的光传播。 m}beT~FT_
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