设计和分析GRIN扩散器(完整)
1.模拟任务 2(@2z[eKr W3/bM>1 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。 D^US2B 设计包括两个步骤: &TQ~!ZMOR" - 设计相位函数来生成一个角谱Top Hat分布。 pQ:^ ziwa3 - 基于相位调制来计算对应的折射率调制。 qfE0J;e 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。 /[FDiJH2 rVNx2 /u4RZ|&as 照明光束参数 [=q/f2_1. u5k{.& I\k<PglRA 波长:632.8nm 9>S)*lU&s 激光光束直径(1/e2):700um A%W]XEa<
U\?D;ABQ% 理想输出场参数 ra T9 W?.469yy &3Zb? 直径:1° 9Sxr9FLW~ 分辨率:≤0.03° :) lG}c
效率:>70% %0C [v7\ 杂散光:<20% aX;>XL4 i3N{Dt <lf692.3 2.设计相位函数 O?Bf (y K_)~&Cu*' 1\m,8i+gU 0@-4.IHl 相位的设计请参考会话编辑器 {f#QZS!E Sc563_GRIN_Diffuser_1.seditor和优化文档Sc563_GRIN_Diffuser_2.dp。 (6ga*5< 设计没有离散相位级的phase-only传输。 `5Kg[nB: 3d6z_Yd: 3.计算GRIN扩散器 t2(X 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。 <WZ{<'ajI 最大折射率调制为△n=+0.05。 &<98nT 最大层厚度如下: 5:IDl1f5 yogavCD9b/ 4.计算折射率调制 t[`LG) k;+TN9 从IFTA优化文档中显示优化的传输 m1pA]}Y/5o FAdTm#tgW] 将传输相位转变为实部,通过函数Manipulation→Field Quantity Operations→Move→Phase to Real。 0>BxS9?w ay7\Ae] *gwlW/%Fz 生成正向函数,通过Manipulation→Amplitude/Real Part Manipulation→Lift Positive函数。 $C7a#?YF, ;m7G8)I V
,p~,rC 乘以最大调制折射率(0.05),通过Manipulation→Operation with Constant→Multiply Constant函数。 zX_F+"]THt spfW)v/T! Ow/,pC >V 将数据转换成数据阵列:Manipulation→Create Numerical Data Array(参见下一张)。 f
X[xZGV, B<SE|~\2 b_~XTWP$l GB|>eZLv< 数据阵列可用于存储折射率调制。 =;0-t\w! 选择在下一个对话框中将实部转化为一个数据阵列图。 0Gs\x 插值应该设置为Nearest Neighbor来得到一个像素化折射率调制。 _,L_H[FN 'z"vk 5.X/Y采样介质 p*Q-o ]M*`Y[5" 5VTVx1P[8 GRIN扩散器层将由双界面元件模拟。 e' l9 这个元件可以在平面层和任意折射率调制之间进行模拟。 $VHIU1JjZ 元件厚度对应于层厚度12.656μm。 u4~+Bc_GL 折射率调制由采样x/y调制介质模拟。 >XgJo7u ?A|JKOst] ~x,_A>a dBd7#V:}yV 基材丙烯酸的离散数据应该从miscellaneous材料目录中加载。 +;~o R_p 折射率调制的数据阵列必须设置到介质中。 p$\>3\ 应该选择像素化折射率调制。 ~6i'V?> Gf"TI:xa l%EvXdZuOy 优化的GRIN介质是周期性结构。 只优化和指定一个单周期。 @bA5uY! 介质必须切换到周期模式。周期是1.20764μm×1.20764μm。 y{@\8B] ^ 0YQlT98 6.通过GRIN介质传播 O"'xAPQW dHIk3j-! ;|vP|Xi nnj<k5 通过折射率调制层传播的传播模型: MMFg{8 - 薄元近似 1GK.:s6.f - 分步光束传播方法。 .m]}Ba}J$ 对于这个案例,薄元近似足够准确。 |)!f".` 在传播面板上选择传播方法,并且编辑传播设置。 N 5*Qnb8 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)。 yIKpyyC9H v`,!wS
7.模拟结果 PN 93.G(W 角强度分布 (参见Sc563_GRIN_Diffuser_3.lpd) FB?~:7+' N~=I))i 8.结论 E_=F'sP? $~6MR_Yq VirtualLab Fusion支持设计GRIN衍射光学元件和全息图。 vT EqT 优化的GRIN元件可以生成任意的二维强度分布。 o`c+eMwr( 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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