[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。 H/J<Pd$p  
展示了可能的期望需求，设计，优化和一个能够生成无散斑高帽的衍射光学元件(DOE)的相位透过率函数的分析。  %+wF"  
f1Zt?=  
2．模拟任务 @^?XaU  
T"!EK&  
DOE： ,4Y*:JU4  
相位型衍射 QlD6i-a  
光束整形器 xvDI 4x&  
直径：2mmx2mm &&PgOFD  
形状：圆形 HmV />9  
相位级次：16 p4wr`"Zz  
/2@["*^$  
Bq!cY Wj  
3.建模任务：入射光场 &71e5<(dG  
L'9N9CR{i  
高斯准直激光光束的光束参数 c3k|G<C2  
mP-2s;q  
• 波长：632.8nm  U:|H9+5  
• 激光光束直径（1/e2）：1mm FT/amCRyT  
|(ocDmd  
ez*j
jm  
1S%}xsR0  
4.建模任务：期望输出光场 Q)^g3J  
n )K6i7]xk  
期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: SLoo:)  
f0oek{  
• FWHM-直径：0.5mm V8"Wpl9Cz  
• 边缘宽度：50um g-@h>$< 1  
• 效率：>95% SxMj,u%X/  
• 信噪比（SNR）：>30dB k/lFRi-i  
• 杂散光：<5% cwynd=^nC  
DU{bonR`  
5I,$EGG  
/cY^]VLe  
5.设计方案 _e'Y3:  
^l!L)iw  
• 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）。 @vs@>CYdz  
• 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）。 {L0;{
  
Z2p> n`D  
(wA?;]q(  
6^YJ]w  
6. 衍射光束整形器会话编辑器 ZBc|438[  
.ECHxDp  
• 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 nyhMnp#<  
• 用户必须输入所需的信息 @]'SeiNp  
- 入射场 m0( E kK  
- 期望的输出场=设计目标图样（DTP） QzthTX<  
- 系统参数 \*"`L3  
- 制造条件  T-8J  
9P"iuU
 
PZM42"[&  
JJf<*j^G  
7.设计过程 Lko`F$5X  
WC-_+9)2&  
UR3$B%i  
G)7)]yBL  
=!<G!^  
>oqZ !V5[  
设计和优化过程由两步完成： OE"<!oIs  
1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 E $6ejGw-  
2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 p&3> `C  
ybvI?#  
8.系统模拟 r nBOj#N  
• 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 R&So4},B  
• 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 DO^y;y>  
• 可以通过光路编辑器（Light Path Editor）的工具（Tools）按钮将这个衍射光学工具箱光路图（Diffractive Optics Toolbox LPD）转换成基本工具箱中的光路图以用于进一步的评估，如下图所示。 aRwnRii  
• 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 QIAR  
eXzXd*$S  
;KcFy@ 6q5  
8(A{;9^g  
9. 初始几何光学设计的结果 s4t0f_vj`  
yQ[u3tI  
0HbJKix!  
+qkMQETV6  
感兴趣的优化函数 s~$zWx@v  
• 效率满足（>95%） bK=c@GXS  
• 信噪比不满足（<30db） gq4 . d  
• 杂散光不满足（>5% Z"tQpJ
g  
Z.Pi0c+  
GS%b=kc  
3{3/: 7  
10. 后续IFTA优化后的结果 fIyPFqf7w)  
       3k{ @.V?]  
)N)ljA3]  
GZ3/S|SMP  
`-O=>U5nH  
4vqNule  
感兴趣的优化函数 -P#nT 2  
• 效率满足（>95%） (=JueF@J  
• 信噪比满足（<30db） &jm[4'$ *z  
• 杂散光满足（<5%） =Ahw%`/&}]  
CEqZ:c  
11.总结 treXOC9^B8  
• VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 <]Y[XI(kr  
• 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 KXe ka  
• 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 Bp3L>AcVu  
• 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。 (6k>FSpg  
• VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。