[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。 >_yL@^  
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。 ]i`Q+q[  
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`e9Im  
2．模拟任务 t>}S@T{~T  

N)Q_z9b=  
DOE： jH<Sf: Y(  
相位型衍射 ,%IP27bPW  
光束整形器 `Ze$Bd\  
直径：2mmx2mm h?n?3x!(  
形状：圆形 E<3xv;v8r  
相位级次：16 v%*don  
"0;WYw?  
#?S"y:  
3.建模任务：入射光场 3<$Ek3X  
z3S"1L7  
高斯准直激光光束的光束参数 t.;._'  
M]{~T7n-  
• 波长：632.8nm F6yFKNK!n  
• 激光光束直径（1/e2）：1mm 7_s+7x =  
>@ 8'C"F  
>^g2Tg:  
J{\Uw].|0  
4.建模任务：期望输出光场 hizM}d-"C  
)GG9
[%H!  
期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: N80ogio_Tk  
)YEAk@h@  
• FWHM-直径：0.5mm +:jonN9d  
• 边缘宽度：50um ya~;Of5  
• 效率：>95% OjlX<y.  
• 信噪比（SNR）：>30dB +jB;  
• 杂散光：<5% !zOj`lx  
[#@lsI  

X5.9~  
w>X@ ,  
5.设计方案 xOShO"4Z   
yD& Y`f#  
• 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）。 )Hin{~h  
• 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）。 ~3gazTe9  
/"La@M37  
qdpi-*2  
c$ib-
  
6. 衍射光束整形器会话编辑器 &)Qq%\EP4  
=Y|( }92  
• 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 4bL *7
bA  
• 用户必须输入所需的信息 [sH3REE1h  
- 入射场 #|je m   
- 期望的输出场=设计目标图样（DTP） 8=Oym~  
- 系统参数 kI(3Pf].  
- 制造条件 CQ6I4k  
ELnUpmv\  
1HNP@9ga  
["&{^  
7.设计过程 Gf#l ^yr  
EQ^]W-gN  
L%$-?O|  
iupkb  
V0>[bzI  
E]n]_{BN]  
设计和优化过程由两步完成： (OES~G  
1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 ?+d{Rh)y  
2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 XTX/vbge3m  
Q.Nw#r+m  
8.系统模拟 oS%(~])\  
• 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 %.`u2'^  
• 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 ,_YI:xie|c  
• 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。 sdO8;v>  
• 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 _PPC?k{z!  
C@q#s  
?F]P=S:x  
D1-w>Y#  
9. 初始几何光学设计的结果 <?IDCOt ?  
NX%1L! #  
/dg?6XT/  
H?;+C/-K`_  
感兴趣的优化函数 L`<#vi  
• 效率满足（>95%） k?Hi_;o  
• 信噪比不满足（<30db） 7Dssr [  
• 杂散光不满足（>5% ;0kAm Vy  
T'7>4MT(  
+~G:z|k  
\;'#8  
10. 后续IFTA优化后的结果 #y#TEw,  
       =/a`X[9vI  
5|eX@?QF58  
z6M5'$\y  
7Z:HwZ  
FLQke"6i0:  
感兴趣的优化函数 m=E/um[D  
• 效率满足（>95%）  Xp<O  
• 信噪比满足（<30db） jbe:"Stw  
• 杂散光满足（<5%） B=>Xr!pM!  
|7,$.MK-@  
11.总结 XN t` 4$L  
• VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 `UzH *w@e  
• 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 q7aqbkwz}  
• 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 '=+N )O  
• 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。 Rh6CV  
• VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。