[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。 ^>%=/RX  
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。

k`oXo%  
Y0s^9?*  
2．模拟任务 g+ 2SB5 2D  
T2Y`q'  
DOE： OiM{@  
相位型衍射 mKe{y.  
光束整形器 VZAdc*X  
直径：2mmx2mm Gk[P-%%b /  
形状：圆形 5Hr(9
)  
相位级次：16 <RGRvv  
a P{xMB#1h  
C>T6{$xkC  
3.建模任务：入射光场 L'aMXNO  
cb'8Li8,j  
高斯准直激光光束的光束参数 ik8e  
\?3];+c9  
• 波长：632.8nm 6b<t|zb  
• 激光光束直径（1/e2）：1mm _xUhDu%  
JiI(?I  
Z
NCq/  
,P auP~L  
4.建模任务：期望输出光场 Xo%Anqk  
#y>oCB`EM  
期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: Bj@&c>  
F6%rH$aS  
• FWHM-直径：0.5mm 'O{hr0q}  
• 边缘宽度：50um &v 5yo}s  
• 效率：>95% }}_WZ},h  
• 信噪比（SNR）：>30dB LR9'BUfFv  
• 杂散光：<5% cq[}>5*k  
3>L1}zyM]  
p%3';7W\  
//wmJ |  
5.设计方案 /f#rN_4  
H.>KYiv+  
• 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）。 l" sR\`~  
• 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）。 0 ?2#SM  
TzK?bbgr!  
?nt6vqaV  
Uj!L:u2b  
6. 衍射光束整形器会话编辑器 ^'
[|  
7XR[`Tn9<  
• 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 !2{MWj  
• 用户必须输入所需的信息 "4"L"lJ   
- 入射场 !0fK*qIL  
- 期望的输出场=设计目标图样（DTP） YDmFR,047  
- 系统参数 uk\GAm@O  
- 制造条件 [,1j(s`N5  
G 8NSBaZe  
VFYJXR{  
0f-gQD  
7.设计过程 4e%SF|(Y'h  
SR43#!99Q  
7XwFO0==  
w6wXe_N+M  
/5=A#G  
#a .aD+d'  
设计和优化过程由两步完成： aqyXxJS8  
1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 0e}LZ,9e  
2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 'E7|L@X"r  
LXK+W
B/s  
8.系统模拟 h[lh01z  
• 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 (TY^ kySr  
• 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 kwyvd`J8  
• 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。 HX=`kkX  
• 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 -AffKo  
3gGF?
0o  

,YiBu^E9  
c^=,@#  
9. 初始几何光学设计的结果 Zd5frc$  
$Z;0/\r%  
~Aq UT]l  
n=yFw\w'  
感兴趣的优化函数 +Uk/Zg w^  
• 效率满足（>95%） `GSfA0?  
• 信噪比不满足（<30db） 5q8bM.k\7N  
• 杂散光不满足（>5% n\P{Mc  
cy}2~w&s4  
'7E?|B0],  
{WC{T2:8  
10. 后续IFTA优化后的结果 QGYmQ9m{kL  
       #=zh&`  
:ox+WY  
*.i`hfRc  
:Tjo+vw7$H  
YxsWY
7J  
感兴趣的优化函数 ,Z52dg
gD  
• 效率满足（>95%） |#MA?oz3T  
• 信噪比满足（<30db） \Mi y+<8$  
• 杂散光满足（<5%） \Hy~~Zh2  
X#pE!mT  
11.总结 0_%u
(?  
• VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 3|@Ske1%Y  
• 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 Z$+0gm\Cnw  
• 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 paiF ah  
• 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。 v'DL >Y  
• VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。