[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。 {2QCdj46  
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。 }wZ9#Ll  
Hz39
v44  
2．模拟任务 |Xz-rgkQ  
=E?kxf[X  
DOE： FJxg9!%d  
相位型衍射 nKpXRuFn\  
光束整形器 X}x"+#\<@  
直径：2mmx2mm sI>I  
形状：圆形 ~.\CG'g  
相位级次：16 03Czx`  
H8@1Kt  
c
COw7<  
3.建模任务：入射光场 3[`/rg,  
=GH>-*qp  
高斯准直激光光束的光束参数 |hHj7X<?k  
CWF(OMA  
• 波长：632.8nm .yK~FzLs  
• 激光光束直径（1/e2）：1mm 2Iv&XxSo  
zY_?$9l0  
,i0Dw"/u  
~^Ceru"<  
4.建模任务：期望输出光场 0m8mHJ<&  
y~eQVnH5W  
期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: }XHB7,  
FO[x
c;  
• FWHM-直径：0.5mm [{R^!Az&b<  
• 边缘宽度：50um r:rM~``  
• 效率：>95% |AD"}8  
• 信噪比（SNR）：>30dB <K6gzi0fl  
• 杂散光：<5% (.r9bl  
Y 1v9sMN,  
l=+hs  
v/ $~ifY"  
5.设计方案 Tnd)4}2p  
<V?csx/eRd  
• VirtualLab Fusion的衍射光学工具箱提供不同的辅助会话的编辑器来设计光操控元件-主要是衍射光学元件（DOEs）。 NJ%>|`FEi7  
• 对于当前案例，我们使用衍射光束整形器会话编辑器（Diffractive Beam Shaper session editor）。 /?(\6Z_A  
tNk.|}  
K14F
Y2"  
(}!xO?NA(  
6. 衍射光束整形器会话编辑器 F"|OcKAA}h  
(3. B\8s  
• 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 /sU~cn^D5  
• 用户必须输入所需的信息 ML:Zm~A1U  
- 入射场 N+0[p@0  
- 期望的输出场=设计目标图样（DTP） Z+8Q{|Ev  
- 系统参数 ZwzN=03T  
- 制造条件 r^g"%nq9/  
3rdrNc  
\t=ls  
e^
Aw%t  
7.设计过程 A-6><X's6  
Ka4KsJN  
GMv.G  
4DwQ7KX  
=\ek;d0Tqb  
Yo-$Z-ud  
设计和优化过程由两步完成： EOj.Jrs~  
1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 ;xXD2{q  
2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 vz~`M9^  
Z=KHsMnB  
8.系统模拟 :abpht  
• 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 \3bT0^7B  
• 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 NsJ]Tp5!  
• 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。 +sY8<y@%  
• 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 UM(`Oh8  
H6.  
9M]%h  
p~A6:"8s`=  
9. 初始几何光学设计的结果 vB?(|  
ev
Qk,;pIm  
|a
|##/  
6Cpn::WW}  
感兴趣的优化函数 ABIQi[A  
• 效率满足（>95%） O$*\JL  
• 信噪比不满足（<30db） V\m51H1mqo  
• 杂散光不满足（>5% ^1\[hyZ!  
-)pVgf  
T/Bx3VWL  
Ly_.%f  
10. 后续IFTA优化后的结果 cT.8&EEW  
       =7vbcAJ\  
X[E!q$ag  
?y|8bw<  
CubBD+hl*  
1i=p5,|  
感兴趣的优化函数 4|INy=<"t  
• 效率满足（>95%） 8b|m66#|  
• 信噪比满足（<30db） ":vF[6K6  
• 杂散光满足（<5%） 08W^  
Yw6d-5=:  
11.总结 s$?u'}G3  
• VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 0ZJN<AzbA  
• 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 *USzzLq  
• 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 bBp('oEJ
u  
• 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。 oFDJwOJ'Bj  
• VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。