[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。 ,vPe}OKj  
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。 ?EI'^xg  
_PXG AS  
2．模拟任务 =X-^YG3x  
g.64Id  
DOE： UL86-R!  
相位型衍射 8tb6 gZz  
光束整形器 m#oh?@0}  
直径：2mmx2mm YfE>Pn'r  
形状：圆形 -DTB6}kw  
相位级次：16 &/Eg2  
t)-*.qZh  
WnD^F>  
3.建模任务：入射光场 eeuZUf+~]  
+>JdYV<?0  
高斯准直激光光束的光束参数 u~s Sk  
;~W8v.EW  
• 波长：632.8nm 5Z/yhF.{  
• 激光光束直径（1/e2）：1mm ?h/xAl  
8YNu<   
=%!e(N'p  
9mam ~)_ |  
4.建模任务：期望输出光场 ^vJ"-{  
LmP qLH'(Q  
期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: gks ==|s.  
,Pn-ZF  
• FWHM-直径：0.5mm
8RVS)D''  
• 边缘宽度：50um mDE'<c`b4  
• 效率：>95% Ls&+XlrX8  
• 信噪比（SNR）：>30dB G+0><,S  
• 杂散光：<5% U
1OFDXHG  
R)ERxz#  
$tI]rU  
Rv=DI&K%n  
5.设计方案 g %f*ofb  
rJ'/\Hh5P  
• VirtualLab Fusion的衍射光学工具箱提供不同的辅助会话的编辑器来设计光操控元件-主要是衍射光学元件（DOEs）。 Ng\/)^  
• 对于当前案例，我们使用衍射光束整形器会话编辑器（Diffractive Beam Shaper session editor）。 J , V  
n5|l|#c$N  
wMGk!N  
7_-w_"X  
6. 衍射光束整形器会话编辑器 q#MM
  
d')-7C  
• 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 /D<"wF }@J  
• 用户必须输入所需的信息 dm6~  
- 入射场 $[g_=Z  
- 期望的输出场=设计目标图样（DTP） "NDxgJ%J35  
- 系统参数 Cezh l  
- 制造条件 Mi ; glm  

} ^i b  
Z`Pd2VRp  
;imRh'-V6  
7.设计过程 XAPYpBgm  
ibJHU@l  
Z?oG*G:  
qos`!=g?  
b;#\~(a  
yPV'pT)  
设计和优化过程由两步完成： nU(DYHc+l  
1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 w1r$='*I  
2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 %K(0W8&  
Q.+|xwz  
8.系统模拟 +
Ng0WS_0  
• 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 Y#FO5O%W  
• 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 Q6IQV0{p  
• 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。 JqCc;Cbd  
• 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 oE?QnH3R  
fj>C@p  
y,=du  
O oSb>Y/4  
9. 初始几何光学设计的结果 Ue*C>F
 
~9=aT1S|  
@*MC/fe  
b.F^vv"]]  
感兴趣的优化函数 Jq ]:<TQ  
• 效率满足（>95%） QvLZg  
• 信噪比不满足（<30db） "&~ 0T#  
• 杂散光不满足（>5% U7iuY~L  
nmFC%p)4  
ceT&Y{T  
s '?GH  
10. 后续IFTA优化后的结果 ^YvB9XN  
       X"q!Y#)  
[zkikZy  
~D[?$`x:  
U__(; /1;  
q o 1lj"P  
感兴趣的优化函数 _:`!DIz~9}  
• 效率满足（>95%） ;AJTytE>%  
• 信噪比满足（<30db） 7=XL!:P  
• 杂散光满足（<5%） %XTcP2pRJ  
4~z?"  
11.总结 &<pKx!  
• VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 q<#>HjC  
• 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 "YU{Fkl#j  
• 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 SC &~s
$P;  
• 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。 oU6y4y
O  
• VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。