[技术]设计和优化衍射光束整形元件来生成矩形高帽 [复制链接]

这个示例演示了一个典型的光束整形的任务。 i;/qJKr&#  
展示了可能的期望需求，设计，优化和一个能够生成无散斑高帽的衍射光学元件(DOE)的相位透过率函数的分析。 ~+CNED0z+  
E+E5`-V  
2．模拟任务 8Yb/ c*  
[jAhw>  
DOE： Q=uwmg86  
相位型衍射 F4bF&% R  
光束整形器 B-@f.NO/s  
直径：2mmx2mm `e`4
[I  
形状：圆形 vaTXu*   
相位级次：16 y)s/\l&  
jLb3{}0  
"_H&p  
3.建模任务：入射光场 {W `/KU?u  
?W.Y x7c  
高斯准直激光光束的光束参数 2cy{d|c  
=1\'xz}p?  
• 波长：632.8nm }d6g{`  
• 激光光束直径（1/e2）：1mm /JveN8L%  
^e&
,<+qY  
ef!I |.FW  
|d{(&s}  
4.建模任务：期望输出光场 ceZt%3=5  
>"`:w  
期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: {/n$Y|TIQt  
JmY"Ja,&  
• FWHM-直径：0.5mm  ISq^V  
• 边缘宽度：50um _10#rucr  
• 效率：>95% YI\^hP#  
• 信噪比（SNR）：>30dB EEkO[J[=  
• 杂散光：<5% x;b'y4kH  
?d_<S0j-)  
`P# h?tZ  
c=@=lGgo  
5.设计方案 8Oc*<^{#  
ipU"|{NK  
• VirtualLab Fusion的衍射光学工具箱提供不同的辅助会话的编辑器来设计光操控元件-主要是衍射光学元件（DOEs）。 {p2%4  
• 对于当前案例，我们使用衍射光束整形器会话编辑器（Diffractive Beam Shaper session editor）。 x6$P(eN  
+A:}5{  
i uN8gHx  
2V~Yb1P  
6. 衍射光束整形器会话编辑器 xX|-5cM;  
c*ytUI*  
• 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 {ifYr(|p`  
• 用户必须输入所需的信息 i$%V)pH~F  
- 入射场 3}N:oJI$z  
- 期望的输出场=设计目标图样（DTP） _oLK"* [#  
- 系统参数 Z/_RQ q   
- 制造条件 T.K$a\/{,  
B*?v`6  
K-#Rm%J+Wy  
fx_7B (  
7.设计过程 Y$,]~Qzq  
&}P62&  
uvm=i .  
u}ab[$Q5  
Y<kvJb&1*  
P+Hs6Q  
设计和优化过程由两步完成： YSZz4?9\  
1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 NB,iC [e  
2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 cFuvi^n\  

z{tyB  
8.系统模拟 $/pd[H[{  
• 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 [!DLT6Qk  
• 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 5HJ6[.HO  
• 可以通过光路编辑器（Light Path Editor）的工具（Tools）按钮将这个衍射光学工具箱光路图（Diffractive Optics Toolbox LPD）转换成基本工具箱中的光路图以用于进一步的评估，如下图所示。 {@C+Js5  
• 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 e`C'5`d]  
~rKo5#D  
Q+uYr-
  
IcaF4#  
9. 初始几何光学设计的结果 ;=_KLG <  
3RGVH,  
?)JW}3<.  
KDCq::P<  
感兴趣的优化函数 Ai/ay# E  
• 效率满足（>95%） y]@_DL#J=  
• 信噪比不满足（<30db） GJH6b7I  
• 杂散光不满足（>5% tAaFIIvY  
RAxA H  
Y&+<'FA  
O":x$>'t  
10. 后续IFTA优化后的结果 3+(Fq5I  
       #t{?WkO[  
9ft7  
{mI95g&  
iD{;!dUZ  
UT>\u
 
感兴趣的优化函数 PUu
cYc  
• 效率满足（>95%） 69CH W&  
• 信噪比满足（<30db） 2MJ0[9  
• 杂散光满足（<5%）
8$@gAlI^  
BQ".$(c q  
11.总结 \O\onvEa  
• VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 _H%ylAt1j  
• 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 {?#g*QF|^  
• 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 unP7("A0D  
• 制造约束例如高度级的离散数量或者矩形像素可以包含在优化中。 x?f3XEA_  
• VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。