设计和分析GRIN扩散器(完整)
1.模拟任务 hUi5~;Q5Fi yWc%z6dXC 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。 8M3DG=D 设计包括两个步骤: QN#Lbsd - 设计相位函数来生成一个角谱Top Hat分布。 ,?K5/3ss - 基于相位调制来计算对应的折射率调制。 R^@`]dX$ 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。 XH0Vs.w l8Yr]oNkz WM$Z?CN%KB 照明光束参数 Vd.XZ*}r* [G+@[9hn% h+q#|N 波长:632.8nm 7]5+%[Dg! 激光光束直径(1/e2):700um *.$ov<E. w5-^Py 理想输出场参数 WzdlrkD ., thdqOO ='Oxy 直径:1° g-x;a0MQx 分辨率:≤0.03° DKlHXEt> 效率:>70% #"C*dNAB 杂散光:<20% jtpk5 fJB qncZpXw^ 1G(wESe 2.设计相位函数 \8{Tj54NA 02^\np - 3<&sTR w3fD6$ 相位的设计请参考会话编辑器 (/>
yfL]J Sc563_GRIN_Diffuser_1.seditor和优化文档Sc563_GRIN_Diffuser_2.dp。 )zP"Uuu 设计没有离散相位级的phase-only传输。 ](ztb) URh5ajoR% 3.计算GRIN扩散器 Ra~:O\Z 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。 (a,`Y. 最大折射率调制为△n=+0.05。 ``Um$i~e% 最大层厚度如下: >Zf*u;/dW$ *:l$ud 4.计算折射率调制 (d
<pxx N0
t26| A 从IFTA优化文档中显示优化的传输 v!mP9c
j FFN.9[Ly 将传输相位转变为实部,通过函数Manipulation→Field Quantity Operations→Move→Phase to Real。 lm'.G99{ 7` XECIh hB:+_[=Kj. 生成正向函数,通过Manipulation→Amplitude/Real Part Manipulation→Lift Positive函数。 #TP Y% ryd}-_LL =Y3 d~~ 乘以最大调制折射率(0.05),通过Manipulation→Operation with Constant→Multiply Constant函数。 Y(R],9h8 pAEJ=Te lnxA/[`a 将数据转换成数据阵列:Manipulation→Create Numerical Data Array(参见下一张)。 ~vR<UQz b\t@vMJ F<6{$YI i)ibDrX!I 数据阵列可用于存储折射率调制。 r^\Wo7q 选择在下一个对话框中将实部转化为一个数据阵列图。 R?*-ZI[>w 插值应该设置为Nearest Neighbor来得到一个像素化折射率调制。 ?N%5c%oF
Ujly\ix` 5.X/Y采样介质 :~,akX$ 4T<dI6I0 ~1{~iB2G GRIN扩散器层将由双界面元件模拟。 {\=NZ\ 这个元件可以在平面层和任意折射率调制之间进行模拟。 y+VRD 元件厚度对应于层厚度12.656μm。 @qsOWx`l$ 折射率调制由采样x/y调制介质模拟。 ><@& &u. 3'`X_C|d53 <DdzDbgax IZ_ B $mo 基材丙烯酸的离散数据应该从miscellaneous材料目录中加载。 dnX^ ? 折射率调制的数据阵列必须设置到介质中。 ZOzyf/?. 应该选择像素化折射率调制。 |VoYFoiQ Fg^zz*e "\1V^2kMr 优化的GRIN介质是周期性结构。 只优化和指定一个单周期。 3dI(gm6 介质必须切换到周期模式。周期是1.20764μm×1.20764μm。 v-Uz,3 VzFzVeJ 6.通过GRIN介质传播 0h 2MmI# ,PyPRPk O$peCv pvd9wKz 通过折射率调制层传播的传播模型: q/YO5>s15 - 薄元近似 nHF - 分步光束传播方法。 AzBpQb* 对于这个案例,薄元近似足够准确。 e-o$bf% 在传播面板上选择传播方法,并且编辑传播设置。 o&:n>:im 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)。 C)s*1@af ["?WVXCF8| 7.模拟结果 #9hSo 角强度分布 (参见Sc563_GRIN_Diffuser_3.lpd) j: B,K.: +&TcTu#.` 8.结论 }A_>J7w v&ZI<Xt+ VirtualLab Fusion支持设计GRIN衍射光学元件和全息图。 L`Q9-#Y 优化的GRIN元件可以生成任意的二维强度分布。 |=}v^o ZC 可以模拟通过x/y平面上任意调制的介质中的光传播。
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