[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。 )\mklM9Z  
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。 w2{k0MW  
1<\cMY6  
2．模拟任务 AN:,t(w  
qgZ(o@\  
DOE： oeIB1DaI  
相位型衍射 [&NF0c[i  
光束整形器 /SMp`Q88  
直径：2mmx2mm 2gt08\  
形状：圆形 8
.k"kXU@n  
相位级次：16 }GkEv}~t  
$,i:#KT`  
yv3myaS  
3.建模任务：入射光场 Q]6nW[@j'  

!@VmaAT  
高斯准直激光光束的光束参数 \XRViG,|5  
!Z=`Wk5  
• 波长：632.8nm [*}[W6 3v  
• 激光光束直径（1/e2）：1mm FNc[2sI  
?5B}ZMW  
 ~-
M7  
bO2$0!=I  
4.建模任务：期望输出光场 QJ"Bd`wc  
2A`EFk7_X  
期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: PI?-gc?[  
d
Dpe$N  
• FWHM-直径：0.5mm 0*g psS  
• 边缘宽度：50um /_}v|E0  
• 效率：>95% uL-i>!"L!}  
• 信噪比（SNR）：>30dB $wN'mY  
• 杂散光：<5% WO)K*c1F  
XLmbpEh  
f2{4Y)  
Ro-Mex2  
5.设计方案 ];uvE? 55  
V7lDuiAI  
• 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）。 k.lnG5e  
• 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）。 c7iu[vE'+  
3Ji,n;QLm  
6eS#L21*  
B1Lnu
B%  
6. 衍射光束整形器会话编辑器 qbP[ 9  
~(%G;fZ?x  
• 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。  bM-Y4[  
• 用户必须输入所需的信息 k*-+@U"+  
- 入射场 &UzZE17R  
- 期望的输出场=设计目标图样（DTP） gcv,]v8  
- 系统参数 KO5
Q;H  
- 制造条件 Kjf#uU.7  
RisrU  
J|'T2g  
&rNXn?>b  
7.设计过程 U3za}3  
^ 1J;SO|  

+u)'  
:\bttP
w5  
@{
nT4{  

mB1)!  
设计和优化过程由两步完成： hVGakp9WE  
1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 <4O=[Q5S  
2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 =vK(-h  
-Z;:_"&9  
8.系统模拟 %hTe%(e  
• 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 Yb?#vp
I  
• 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 ?v")Z0 ~  
• 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。 #); 6+v  
• 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 &pmJ:WO,h  
*=sU+x&X  
u{3KV6MS  
/S;?M\  
9. 初始几何光学设计的结果 gq0gr?  
#JW1JCT  
zc2,Mn2  
Zv-6H*zM6  
感兴趣的优化函数 nB:Bw8U"Q  
• 效率满足（>95%） tjTF?>^6|  
• 信噪比不满足（<30db） N\Hd3Om  
• 杂散光不满足（>5% Hv`Zc*  
;J5oO$H+68  
t6"4+:c!>  
#`W8-w  
10. 后续IFTA优化后的结果 +L49 pv5  
       .9ROa#7U;n  
MRC5c:(  
CjST*(,b  
ZU@V]+ww  
$jzk4V  
感兴趣的优化函数 *FAg^G&1  
• 效率满足（>95%）  LSfj7j`  
• 信噪比满足（<30db） 0SDCo\  
• 杂散光满足（<5%） _E"[%  
{Ise (>V  
11.总结 ^{Vm,nAQqs  
• VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 r;'!qwr  
• 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 es6e-y@e  
• 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 rcbi
xOT  
• 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。 vIG,!^*3  
• VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。