设计和分析GRIN扩散器(完整)
1.模拟任务 t2Q40'
` Lf`LFPKb 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。 I<PKwT/? 设计包括两个步骤: //9Ro" - 设计相位函数来生成一个角谱Top Hat分布。 !B cd\] q - 基于相位调制来计算对应的折射率调制。 T1sb6CT 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。 ~<!b}Hv 5v<X-8" mltG4R
? 照明光束参数 Z#0hh%E"|y lv\C(^mGq " lar~ 波长:632.8nm 6EfGJq 激光光束直径(1/e2):700um +0lvQVdp} Wyh
理想输出场参数 p^S]O\;M7 oNH&VHjU Z:7X=t= 直径:1° =
zJY5@^'7 分辨率:≤0.03° G$FNofQx 效率:>70% Hry*.s - 杂散光:<20% O{u^&V] vF,\{sgW =23JE'^= 2.设计相位函数 S,A\%:Va ZtG5vdf (o`"s~) 1xAZ0X# 相位的设计请参考会话编辑器 )Nv$ SH Sc563_GRIN_Diffuser_1.seditor和优化文档Sc563_GRIN_Diffuser_2.dp。 iF:`rIC 设计没有离散相位级的phase-only传输。 kH$)0nK X$z@ *3= 3.计算GRIN扩散器 wa/
:JE 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。 U6SgV
8 最大折射率调制为△n=+0.05。 ^D`ARH 最大层厚度如下: BfQRw>dZ"{ E5@U~|V[ 4.计算折射率调制 K& /
rzs- Ip_S8
;; 从IFTA优化文档中显示优化的传输 B]jI^(P ^}nz^+R 将传输相位转变为实部,通过函数Manipulation→Field Quantity Operations→Move→Phase to Real。 P){F2&!P 0{u31#0j +o&&5&HR 生成正向函数,通过Manipulation→Amplitude/Real Part Manipulation→Lift Positive函数。 n$>E'oG2t eyPh^c]?`8 zyey5Z:7 乘以最大调制折射率(0.05),通过Manipulation→Operation with Constant→Multiply Constant函数。 +Ja9p r2,AZ+4FP 7kbeAJ+{ 将数据转换成数据阵列:Manipulation→Create Numerical Data Array(参见下一张)。 r[2N;U 6uWzv~!*D f?xc-lX5R
&Uqm3z?v 数据阵列可用于存储折射率调制。 hN%
h.;s 选择在下一个对话框中将实部转化为一个数据阵列图。 doJ\7c5uU 插值应该设置为Nearest Neighbor来得到一个像素化折射率调制。 Gp6|0:2,L~ =l%"Om*A 5.X/Y采样介质 9n][#I)a3 4.@gV/U(| P=ARttT`( GRIN扩散器层将由双界面元件模拟。 bvM\Qzc!<3 这个元件可以在平面层和任意折射率调制之间进行模拟。 TMsEHd 元件厚度对应于层厚度12.656μm。 ~c8Z9[QW 折射率调制由采样x/y调制介质模拟。 W/Rb7q4v ]A*v\Qy /*B^@G |]' t-#Y6U}b+ 基材丙烯酸的离散数据应该从miscellaneous材料目录中加载。 NNUm=g^ 折射率调制的数据阵列必须设置到介质中。 >{_`J 应该选择像素化折射率调制。 C`|'+ 9p,<<5{ DkO>?n:-C 优化的GRIN介质是周期性结构。 只优化和指定一个单周期。 &^-quzlZ 介质必须切换到周期模式。周期是1.20764μm×1.20764μm。 RU`m|< 1EW-%GQO 6.通过GRIN介质传播 4%5H<:V7 \]AsL& lqC
a%V }^J&D=J5V 通过折射率调制层传播的传播模型: B@wQ[ - 薄元近似 XWo=?(iA - 分步光束传播方法。 eit>4xMu 对于这个案例,薄元近似足够准确。 8e_ITqV% 在传播面板上选择传播方法,并且编辑传播设置。 ^:0NKq\ 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)。 7 R1;'/; GvQ|+vC 7.模拟结果 sePOW#| 角强度分布 (参见Sc563_GRIN_Diffuser_3.lpd) |0Kj0u8T z_XI,u} 8.结论 ,nO:Pxn| h 9V9.' VirtualLab Fusion支持设计GRIN衍射光学元件和全息图。 N"~P` H![x 优化的GRIN元件可以生成任意的二维强度分布。 54 8w
v 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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