[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。 (u{?aG~  
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。 +55+%oGl  
t'e\Z2  
2．模拟任务 )bgaqca_{  
L0Ycf|[s,  
DOE： JK/gq}c  
相位型衍射 > u!# 4  
光束整形器 NimW=X;c  
直径：2mmx2mm d:L|BkQ7*  
形状：圆形  LmZ"_  
相位级次：16 joRrsxFU  
n^t!+  
Wik8V0(  
3.建模任务：入射光场 SWLt5dV  
W]CsKN,K  
高斯准直激光光束的光束参数 8Y,imj\(v  
-cONC9=  
• 波长：632.8nm Mb^E  
• 激光光束直径（1/e2）：1mm ;ztt*py  
}T~}W8H  
Xl %ax!/  
qRcY(mb  
4.建模任务：期望输出光场 !qe:M]C'l  
BY5ODc$  
期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: ~-tKMc).X  
,+>JQ82  
• FWHM-直径：0.5mm 69?wZfj'  
• 边缘宽度：50um ;
{Nc9d  
• 效率：>95% 1PUeU+  
• 信噪比（SNR）：>30dB 2X,`t%o  
• 杂散光：<5% :pCv!g2  
.Cz9?]jyI  
XCd[<\l
 
VsQ~Y,7  
5.设计方案 wj2z?0}o  
0a}a  
• 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）。 O63:t$Yx#  
• 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）。 m>9j dsqB  
-(lCM/h  
EXEB A&*  
' 4.T1i,  
6. 衍射光束整形器会话编辑器 !dV2:`|+  
G -V~
6  
• 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 })yB2Q0  
• 用户必须输入所需的信息 !T"jvDYH  
- 入射场 8)ykXx/f@  
- 期望的输出场=设计目标图样（DTP） x(+H1D\W  
- 系统参数 IBz)3gj J  
- 制造条件 X.GK5Phd  
VCX^D)[-  
E}g)q;0v|2  
JFu9_=%+  
7.设计过程 A&S n^mw  

`kYcT
Fk  
#SX-Y)> 1@  
:pdl2#5H^  
U[
{vA6  
m0p%R>:5  
设计和优化过程由两步完成： >zo_}A!  
1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 ~0Z.,p_  
2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 ugzrG0=lx  
hjq@.5  
8.系统模拟 dwqR,|  
• 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 |@BX*r  
• 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 X$*]$Ge>  
• 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。 -sxu7I  
• 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 fb8)jd'~}O  
X?.tj Z,  
aen0XiB6~^  
l\WN  
9. 初始几何光学设计的结果 J^-a@'`+  
2j&0U!DX  
OCELG~  
[nf5<  
感兴趣的优化函数 5><T#0W?  
• 效率满足（>95%） o8X? 1  
• 信噪比不满足（<30db） NwN3T]W  
• 杂散光不满足（>5% FEdFGT  
\U>|^$4 #5  
(SMk!b]}  
H.< F6  
10. 后续IFTA优化后的结果 Zi}jf25  
       ue*o>iohB  
"fC>]iA8I  
,AH2/^:%c  
`<-/e%8  
2(f-0or(  
感兴趣的优化函数  I)MRAo  
• 效率满足（>95%） c8Nl$|B  
• 信噪比满足（<30db） Q<Qd*v&-  
• 杂散光满足（<5%） m=25HH7enb  
tL M@o|:  
11.总结 !JtM`x/yR  
• VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 (9{qT>eJg=  
• 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 [Z^26/5a  
• 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 yO` |X  
• 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。 Fj46~#ZZ  
• VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。