设计和分析GRIN扩散器(完整)
1.模拟任务 p7|~x@q+ H]YPMG< 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。 P E.^!j 设计包括两个步骤: MA"DP7e?v - 设计相位函数来生成一个角谱Top Hat分布。 >?I[dYzut - 基于相位调制来计算对应的折射率调制。 3TO$J 设计相位函数是基于案例DO.002。在开始设计一个梯度折射率扩散器之前,我们迫切地推荐您先阅读这个案例。 .|cQ0:B[ RBiDU}j NfKi,^O 照明光束参数 ]M>mwnt+ "<NQ2Vr]5 %J7 ;b<}To 波长:632.8nm TDA+ rl 激光光束直径(1/e2):700um < JA5.6<= d+Pfi)+(I 理想输出场参数 DTPYCG&% !3}vl
Y1 %YA=W=Yd 直径:1° (Z;-u+ }. 分辨率:≤0.03° u:NSPAD) 效率:>70% yiiYq(\{ 杂散光:<20% gVl%:Ra% H5{d;L1[ 5L%A5C&| 2.设计相位函数 bwS1YGb 9#xcp/O la[xbv `c ^2 相位的设计请参考会话编辑器 sTU`@}} Sc563_GRIN_Diffuser_1.seditor和优化文档Sc563_GRIN_Diffuser_2.dp。 -P^ 6b( 设计没有离散相位级的phase-only传输。 inBBU[Sl JFIUD{>fp 3.计算GRIN扩散器 49E<`f0 GRIN扩散器应该包含一个1mm厚度石英玻璃作为基板,和一个折射率调制的丙烯酸薄层。 ^Bf@ I 最大折射率调制为△n=+0.05。 "}Of f 最大层厚度如下: }PTYNidlR D9*GS_K2t 4.计算折射率调制 %+ynrg- s`B "qw 从IFTA优化文档中显示优化的传输 =X'i^Q ^F"Q~?D) 将传输相位转变为实部,通过函数Manipulation→Field Quantity Operations→Move→Phase to Real。 8%nb1CA KWq7M8mq q90eB6G0g 生成正向函数,通过Manipulation→Amplitude/Real Part Manipulation→Lift Positive函数。 -
&Aw]+ AL74q[> ? >SC:{( 乘以最大调制折射率(0.05),通过Manipulation→Operation with Constant→Multiply Constant函数。 mf^=tZ vtM!?#
#Cks&[!c 将数据转换成数据阵列:Manipulation→Create Numerical Data Array(参见下一张)。 Bvj-LT=) =(Y 1y$ !*_5 B' {1,]8!HBJ 数据阵列可用于存储折射率调制。 xs_l+/cZ 选择在下一个对话框中将实部转化为一个数据阵列图。 yNMnByg3? 插值应该设置为Nearest Neighbor来得到一个像素化折射率调制。 1:%HE*r )xYv$6= 5.X/Y采样介质 WDc2Qt FjYih> *$mDu,'8 GRIN扩散器层将由双界面元件模拟。 Cg[]y1Ne 这个元件可以在平面层和任意折射率调制之间进行模拟。 G?e"A0, 元件厚度对应于层厚度12.656μm。 9Ps[i)- 折射率调制由采样x/y调制介质模拟。 M il
![A1 |_ ZD[v S gRA}sF 0?59o!@h 基材丙烯酸的离散数据应该从miscellaneous材料目录中加载。 h&d%#6mB 折射率调制的数据阵列必须设置到介质中。 <8Y;9N|94! 应该选择像素化折射率调制。 mNS7/I\ [C 1o9c! :l<)p;\ 优化的GRIN介质是周期性结构。 只优化和指定一个单周期。 ^~~&[wY 介质必须切换到周期模式。周期是1.20764μm×1.20764μm。 ivL}\~L F^&
Rg 6.通过GRIN介质传播 Z^? 1MJ:` `;Qw/xl_N tj:3R$a py#` 通过折射率调制层传播的传播模型: :EOx>Pf_9) - 薄元近似 )X*?M?~\ - 分步光束传播方法。 l(X8 cHAi 对于这个案例,薄元近似足够准确。 >s#[dr\ww 在传播面板上选择传播方法,并且编辑传播设置。 ShXk\" 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)。 u{Jv6K, W_k;jy_{9 7.模拟结果 R?aE:\A 角强度分布 (参见Sc563_GRIN_Diffuser_3.lpd) QoZ7l]^ Z9cg,#(D 8.结论 [NQ\(VQ1c Z4YQ5O5 VirtualLab Fusion支持设计GRIN衍射光学元件和全息图。 hw[ jVx 优化的GRIN元件可以生成任意的二维强度分布。 ]y&w |