[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。 <&TAN L  
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。 L q8}z-
?  
/S1EQ%_  
2．模拟任务 w=d#y )
1  
EU]{S=T  
DOE： x*}j$n(Oa  
相位型衍射 UBuk-tq  
光束整形器 GdEkA  
直径：2mmx2mm '#$%f  
形状：圆形 B1c`(mHl  
相位级次：16 0!veLXeK!  
LtbL[z>]  
ZgF
-.(GV  
3.建模任务：入射光场 4>>{}c!nf  
WK0?$[|=r  
高斯准直激光光束的光束参数 SSycQ4[{o  
hLGUkG?6G  
• 波长：632.8nm AuHOdiJ  
• 激光光束直径（1/e2）：1mm 67%eAS  
G& cm5  
J}EQ_FC"$  
Gnp,~F"  
4.建模任务：期望输出光场 rmpJG|(  
&+6XdhX  
期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: [J\5DctX;c  
N}nU\e6 Y  
• FWHM-直径：0.5mm sY7:Lzs.,  
• 边缘宽度：50um >T;"bcb  
• 效率：>95% H`]nY`HYg  
• 信噪比（SNR）：>30dB ^i_mGe
u  
• 杂散光：<5% j]r
E0Og  
}Xyu"P  
|TF,Aj  
)`F?{Sg  
5.设计方案 r!V#@Md  
l@Ma{*s6=5  
• 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）。 ,,mkB6;  
• 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）。 'cy35M  
nf+8OH7  
suj? e6  
3ag*dBbs  
6. 衍射光束整形器会话编辑器 ps"crV-W  
gg'lb{oG  
• 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 pD##lkJr  
• 用户必须输入所需的信息 iHr{ VQ  
- 入射场 o4o&}  
- 期望的输出场=设计目标图样（DTP） S0/@y'q3en  
- 系统参数 4pV.R5:  
- 制造条件 ~/Aw[>_;  
pA='(G  
:y!e6  
,Bp\ i  
7.设计过程 bM_Y(TgJ  
kLR4?tX!  
K+dkImkh  
4LtFv)i  
r1EccY  
{,*G}/9<  
设计和优化过程由两步完成： L{bcmo\U  
1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 x?KgEcnw2X  
2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 *6e`km  
oaHg6
PT!  
8.系统模拟 jU)r~QhN  
• 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 TU$/3fp*  
• 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 &zlwV"W  
• 可以通过光路编辑器（Light Path Editor）的工具（Tools）按钮将这个衍射光学工具箱光路图（Diffractive Optics Toolbox LPD）转换成基本工具箱中的光路图以用于进一步的评估，如下图所示。 A|CW4f,  
• 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 qg:R+`z  
@}!1Uk3ud  
%lbSV}V)  
wg^#S  
9. 初始几何光学设计的结果 ;{ XKZ}  
T2Z;)e$m_  
BZQ98"Fz*  
<?&GBCe  
感兴趣的优化函数 9'o!9_j  
• 效率满足（>95%） b9)%,3-  
• 信噪比不满足（<30db） y1,L0v$=}  
• 杂散光不满足（>5% Z8(1QU,~2  
8;P8CKe  
zwN;CD1  
IQMk
:  
10. 后续IFTA优化后的结果 ,]i ^/fT  
       JHwkLAuz  
$@FD01h.t3  
:t?9$ dL  
O4$ra;UM`  
Y]{<IF:  
感兴趣的优化函数 eU1= :n&&\  
• 效率满足（>95%） R5ZnkPEA  
• 信噪比满足（<30db） Zd1+ZH  
• 杂散光满足（<5%） %'kaNpBz  
jx!)N>  
11.总结 /4YXx|V  
• VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 ^5qX+!3r{  
• 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 L=iaL[zdJ  
• 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 v/c8P\  
• 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。 sD1L 
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• VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。