设计和分析GRIN扩散器(完整)
1.模拟任务 _cJ{fYwYU b\+|g9Tm 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。 yf8UfB#a 设计包括两个步骤: \W\6m0-x - 设计相位函数来生成一个角谱Top Hat分布。 CX:^]wY - 基于相位调制来计算对应的折射率调制。 ~::R+Lh( 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。 <.' cCY 2+P3Sii vV'^HD^v 照明光束参数 yk5P/H) 9D|
FqU | R5i8cjKZ?w 波长:632.8nm GHlra^ 激光光束直径(1/e2):700um zbi c,-x}i0c 理想输出场参数 /~^I]D "p;DQ-V *c%@f<R~ 直径:1° n=SZ8Rj7 分辨率:≤0.03° V*m)h 效率:>70% KGWENX_U 杂散光:<20% 5ya3mNE 0!VLPA: 5]Ra?rF 2.设计相位函数 \|pAn 6f>l~$ (g)@wNBW ]T l\9we 相位的设计请参考会话编辑器 6nfkZvn Sc563_GRIN_Diffuser_1.seditor和优化文档Sc563_GRIN_Diffuser_2.dp。 iR_Syk`G*A 设计没有离散相位级的phase-only传输。 VoyH: M+E5PZ|_
3.计算GRIN扩散器 StDmJ] 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。 6C0_. =7# 最大折射率调制为△n=+0.05。 ?|8Tgs@+ 最大层厚度如下: C~;0A!@]Y oU@ljSD 4.计算折射率调制 MELGTP> KVcZ@0[S 从IFTA优化文档中显示优化的传输 nMa^Eq# mc+wRx 将传输相位转变为实部,通过函数Manipulation→Field Quantity Operations→Move→Phase to Real。 g"&bX4uD) #rpqt{ml }J?fJ( 生成正向函数,通过Manipulation→Amplitude/Real Part Manipulation→Lift Positive函数。 p<zXuocQ ThlJhTh<%4 SN{*:\>, 乘以最大调制折射率(0.05),通过Manipulation→Operation with Constant→Multiply Constant函数。 IeB6r+4| s4gNS
eA :]^P^khK 将数据转换成数据阵列:Manipulation→Create Numerical Data Array(参见下一张)。 pG( knu 9i<-\w^$ e8 7-
B1` n2{{S(N 数据阵列可用于存储折射率调制。 jDX<iX%e 选择在下一个对话框中将实部转化为一个数据阵列图。 $vLV<
y07 插值应该设置为Nearest Neighbor来得到一个像素化折射率调制。 |3s&Y`x-D 3NN'E$"3 5.X/Y采样介质 CdDd+h8 _0*>I1F~ YU=ZZEVi GRIN扩散器层将由双界面元件模拟。 )h0E$* 这个元件可以在平面层和任意折射率调制之间进行模拟。 IOkC [([ 元件厚度对应于层厚度12.656μm。 '=
<`@ 折射率调制由采样x/y调制介质模拟。 M91lV(Z unnx#e] !NYM(6!( v7(|K 基材丙烯酸的离散数据应该从miscellaneous材料目录中加载。 7F(F.ut 折射率调制的数据阵列必须设置到介质中。 yJ8}*Gj& 应该选择像素化折射率调制。 vNt>ESPB tt]V$V ARdGh_yJ& 优化的GRIN介质是周期性结构。 只优化和指定一个单周期。 qysa!B 介质必须切换到周期模式。周期是1.20764μm×1.20764μm。 (Q5@MfK` pfZ,t<bE2 6.通过GRIN介质传播 2rCY&8 KKjxg7{K 7+a%ehwU "Wk{ 4gS7l 通过折射率调制层传播的传播模型: n<:d%&^n - 薄元近似 =/g$bZ - 分步光束传播方法。 Yc82vSG' 对于这个案例,薄元近似足够准确。 zg7l>9Sc 在传播面板上选择传播方法,并且编辑传播设置。 A3$aMCwKd 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)。 W/r mm* V<vPFxC 7.模拟结果 T5azYdzJy 角强度分布 (参见Sc563_GRIN_Diffuser_3.lpd) q[7d7i/r6 T1QsW<*j 8.结论 C5+`< Yxd{&47 VirtualLab Fusion支持设计GRIN衍射光学元件和全息图。 H_?B{We 优化的GRIN元件可以生成任意的二维强度分布。 i.t9jN 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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