设计和分析GRIN扩散器(完整)
1.模拟任务 #pvq9fss,} )7 57 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。 XvI~"} 设计包括两个步骤: p%DU1+SA - 设计相位函数来生成一个角谱Top Hat分布。 o GuAF q - 基于相位调制来计算对应的折射率调制。 )Cy>'l*Og7 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。 w)7y{ya$ [*
<x) Mt.Cj;h@^[ 照明光束参数 'g%:/lwA riW9l6s' 'KH+e#?Ar 波长:632.8nm 8H7#[?F 激光光束直径(1/e2):700um t4oD> =,92 vn}m-U XA* 理想输出场参数 YE`Y t bTJ<8q |OeWM 直径:1° v~SM"ky# 分辨率:≤0.03° ~cc }yDe 效率:>70% @ T^FOTW 杂散光:<20% kWW2N0~$ sJL Oz> ]hV!lG1_ 2.设计相位函数 W5Jw^,iPd 1["i,8zB y'm!h?8 N>(w+h+ 相位的设计请参考会话编辑器 [mzed{p]] Sc563_GRIN_Diffuser_1.seditor和优化文档Sc563_GRIN_Diffuser_2.dp。 <&m50pq 设计没有离散相位级的phase-only传输。 V;ea Q P4@`C{F5m 3.计算GRIN扩散器 1
tOslP@ 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。 Srx:rUCv 最大折射率调制为△n=+0.05。 HQ@g6 最大层厚度如下: <\O+
?Kgb-bXB 4.计算折射率调制 Fq~uuQ +%YBa'Lk 从IFTA优化文档中显示优化的传输 \96\!7$@O @dv8 F
"v 将传输相位转变为实部,通过函数Manipulation→Field Quantity Operations→Move→Phase to Real。 ;j%I1k%A %)7t2D |'z8>1 生成正向函数,通过Manipulation→Amplitude/Real Part Manipulation→Lift Positive函数。 k&ooV4#f6 y.lWyH9 v82wnP-~7
乘以最大调制折射率(0.05),通过Manipulation→Operation with Constant→Multiply Constant函数。 FGi7KV=N }sH[_%) 0Ncpi=6 将数据转换成数据阵列:Manipulation→Create Numerical Data Array(参见下一张)。 mcQL>7ts XSC=qg$
e4` L8 >g<YH'U{ 数据阵列可用于存储折射率调制。 k^Qf | 选择在下一个对话框中将实部转化为一个数据阵列图。 ^($'l)I 插值应该设置为Nearest Neighbor来得到一个像素化折射率调制。 G{!er:Vwdh 74M 9z 5.X/Y采样介质 Sy VGm@ h&i*=&<HP6
@F5Af/ GRIN扩散器层将由双界面元件模拟。 bvtpqI QZ 这个元件可以在平面层和任意折射率调制之间进行模拟。 KzVi:Hm 元件厚度对应于层厚度12.656μm。 ."+lij=56 折射率调制由采样x/y调制介质模拟。 @N4~|`?U M<Wi:r: ~Y x_ 3 8vVE 基材丙烯酸的离散数据应该从miscellaneous材料目录中加载。 6=;:[ 折射率调制的数据阵列必须设置到介质中。 |4mvB2r 应该选择像素化折射率调制。 !ekByD FY'0?CT$ ^^V3nT2rR3 优化的GRIN介质是周期性结构。 =R=V 只优化和指定一个单周期。 SxYz)aF~ 介质必须切换到周期模式。周期是 ,LA'^I? 1.20764μm×1.20764μm。 G^Gs/-
f \< .BN;t{ 6.通过GRIN介质传播 jOV6% ]W?cy dCoP
qKy tKt}]KHV 通过折射率调制层传播的传播模型: #1%@R<` - 薄元近似 1x_EAHZ>7 - 分步光束传播方法。 ?r !kKMZ 对于这个案例,薄元近似足够准确。 fJ/INL 在传播面板上选择传播方法,并且编辑传播设置。 :XY%@n 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)。 GUu8 N yc*cT%?g 7.模拟结果 N 8[rWJ# ^P9mJ:
角强度分布 (参见Sc563_GRIN_Diffuser_3.lpd) sR/Yv 8.结论 >l 0aME@-0 bR7tmJ[)Z VirtualLab Fusion支持设计GRIN衍射光学元件和全息图。 9C \}bT 优化的GRIN元件可以生成任意的二维强度分布。 &n| <NF 可以模拟通过x/y平面上任意调制的介质中的光传播。 Y!j/,FU
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