设计和分析GRIN扩散器(完整)
1.模拟任务 ;EQ7kuJQ?
yoH,4,! G 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。 K3k{q90
设计包括两个步骤: u|cP&^S - 设计相位函数来生成一个角谱Top Hat分布。 #$
4g&8 - 基于相位调制来计算对应的折射率调制。 tb4^+&.GS 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。 C55Av%-= Ab6R ?mUM jyB
Ys& v 照明光束参数 sYbmL`{ qrf90F) x\oSD1t, 波长:632.8nm G@txX
' 激光光束直径(1/e2):700um g`C\pdX"B 6qSsr] 理想输出场参数 7,zE?KG / t.#ara{ ^YJ%^P 直径:1° oL~?^`cGZ 分辨率:≤0.03° 2u$rloc$b 效率:>70% *M/:W =,t 杂散光:<20% >p'{!k |nfMoUI ,m8mh)K?0> 2.设计相位函数 >}: gD2P)7: 0Py*%}r1 "n_X4e+18P 相位的设计请参考会话编辑器 u 7:Iv Sc563_GRIN_Diffuser_1.seditor和优化文档Sc563_GRIN_Diffuser_2.dp。 IdM~'
Q>\ 设计没有离散相位级的phase-only传输。 wr5v-_7r,
[8~P
Pc^ 3.计算GRIN扩散器 T.jCF~%7F 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。 Nv^byWqu 最大折射率调制为△n=+0.05。 je5[.VT M 最大层厚度如下: ^qzH(~g{M K?Sy?Kz 4.计算折射率调制 ,Ha <lU2K &B]1 VZUp 从IFTA优化文档中显示优化的传输 e^'|<0J Z&79: 9=#> 将传输相位转变为实部,通过函数Manipulation→Field Quantity Operations→Move→Phase to Real。 [2Zl
'+ RD46@Q` k?$I4&|5Nt 生成正向函数,通过Manipulation→Amplitude/Real Part Manipulation→Lift Positive函数。 k<5g T2 S fBs |-;VnC&UY 乘以最大调制折射率(0.05),通过Manipulation→Operation with Constant→Multiply Constant函数。 ]x{.qTtw }8POm# tt#dO@G#Fe 将数据转换成数据阵列:Manipulation→Create Numerical Data Array(参见下一张)。 QZtQogNy# Kk*8 TkJ[N4'0 #?V rt,n 数据阵列可用于存储折射率调制。 h[&"KA 选择在下一个对话框中将实部转化为一个数据阵列图。 dOa9D 插值应该设置为Nearest Neighbor来得到一个像素化折射率调制。 =~k
c7f{ G[`1Yw$ 5.X/Y采样介质 J/O{x =#v? }JG z DU=2c4W9 GRIN扩散器层将由双界面元件模拟。 9Msy=qvYG 这个元件可以在平面层和任意折射率调制之间进行模拟。 <N1wET- 元件厚度对应于层厚度12.656μm。 l#`G4Vf 折射率调制由采样x/y调制介质模拟。 I/%v`[ TN1pg u*TC8!n Yj#tF}nPC 基材丙烯酸的离散数据应该从miscellaneous材料目录中加载。 ;AE-=/< 折射率调制的数据阵列必须设置到介质中。 }f]Y^>-Ux 应该选择像素化折射率调制。 OQ7 `n<I<) 8AX_y3$ 7/
?QZN 优化的GRIN介质是周期性结构。 只优化和指定一个单周期。 <^'{=A>
介质必须切换到周期模式。周期是1.20764μm×1.20764μm。 LP=j/qf|
fT|A^ 6.通过GRIN介质传播 W*t]
d ;4[[T%&v i=cST8!8N X!p`|i 通过折射率调制层传播的传播模型: FO5a<6 - 薄元近似 aL( hWE - 分步光束传播方法。 sVK?sBs] 对于这个案例,薄元近似足够准确。 USEb} M` 在传播面板上选择传播方法,并且编辑传播设置。 iN[x
*A|h 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)。 B*,)@h w?8SQI,~X 7.模拟结果 pYx,*kG:HW 角强度分布 (参见Sc563_GRIN_Diffuser_3.lpd) )](ls@* xwf-kwF8^ 8.结论 ,-4NSli <;6{R#Tuh VirtualLab Fusion支持设计GRIN衍射光学元件和全息图。 pA6KiY& 优化的GRIN元件可以生成任意的二维强度分布。 jYFJk&c 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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