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。 设计包括两个步骤:- 设计相位函数来生成一个角谱Top Hat分布。- 基于相位调制来计算对应的折射率调制。 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。 照明光束参数
波长:632.8nm激光光束直径(1/e2):700um 理想输出场参数
直径:1°分辨率:≤0.03°效率:>70%杂散光:<20% 2.设计相位函数
相位的设计请参考会话编辑器 Sc563_GRIN_Diffuser_1.seditor和优化文档Sc563_GRIN_Diffuser_2.dp。 设计没有离散相位级的phase-only传输。 3.计算GRIN扩散器 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。 最大折射率调制为△n=+0.05。 最大层厚度如下: 4.计算折射率调制 从IFTA优化文档中显示优化的传输 将传输相位转变为实部,通过函数Manipulation→Field Quantity Operations→Move→Phase to Real。 生成正向函数,通过Manipulation→Amplitude/Real Part Manipulation→Lift Positive函数。 乘以最大调制折射率(0.05),通过Manipulation→Operation with Constant→Multiply Constant函数。
将数据转换成数据阵列:Manipulation→Create Numerical Data Array(参见下一张)。
数据阵列可用于存储折射率调制。 选择在下一个对话框中将实部转化为一个数据阵列图。 插值应该设置为Nearest Neighbor来得到一个像素化折射率调制。
5.X/Y采样介质
GRIN扩散器层将由双界面元件模拟。 这个元件可以在平面层和任意折射率调制之间进行模拟。 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。
基材丙烯酸的离散数据应该从miscellaneous材料目录中加载。 折射率调制的数据阵列必须设置到介质中。 应该选择像素化折射率调制。
优化的GRIN介质是周期性结构。 只优化和指定一个单周期。 介质必须切换到周期模式。周期是1.20764μm×1.20764μm。 6.通过GRIN介质传播
通过折射率调制层传播的传播模型:- 薄元近似- 分步光束传播方法。 对于这个案例,薄元近似足够准确。 在传播面板上选择传播方法,并且编辑传播设置。 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.模拟结果 角强度分布(参见Sc563_GRIN_Diffuser_3.lpd)
8.结论
VirtualLab Fusion支持设计GRIN衍射光学元件和全息图。 优化的GRIN元件可以生成任意的二维强度分布。 可以模拟通过x/y平面上任意调制的介质中的光传播。