[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。 9
Q=>MOB-  
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。 (I!1sE!?1  
/rOnm=P+Q  
2．模拟任务
C?(y2p`d\  
i _8zjj7  
DOE： "d:.*2Z2  
相位型衍射 rr>IKyI'  
光束整形器 Iw*C*%}[Z  
直径：2mmx2mm % dYI5U89  
形状：圆形 +Bn?-{h=  
相位级次：16 sI4QI\*4  
U#iT<#!l2  
W*3o|x  
3.建模任务：入射光场 JqQ3C}z  
37~rm  
高斯准直激光光束的光束参数 zQ=aey%  
zK,~37)\  
• 波长：632.8nm v(a9#bMZU  
• 激光光束直径（1/e2）：1mm
PXR0Yn  
Vj29L?3  
VBhE{4J  
LuLy6]6D;  
4.建模任务：期望输出光场 j#CuR7m  
-5o?#%  
期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: x}uwWfe3  
?DJuQFv  
• FWHM-直径：0.5mm dPRtN@3  
• 边缘宽度：50um )!BB/'DRQ  
• 效率：>95% FV`3,NFk  
• 信噪比（SNR）：>30dB FU^Y{sbDg  
• 杂散光：<5% #T Z!#,q  
=":@Foa  
rffVfw  
{6ajsy5=  
5.设计方案 Qa>%[jx,@,  
Mp!2`4rD  
• 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）。 oJhEHx[f  
• 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）。 #cR57=M}  
:U7;M}0
 
='KPT1dW*  
TeOFAIU  
6. 衍射光束整形器会话编辑器 UzXDi#Ky  
4
GEjW4E  
• 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 <<i=+ed8eP  
• 用户必须输入所需的信息 t!NrB X  
- 入射场 %`bLmfm  
- 期望的输出场=设计目标图样（DTP） Mf!owpW T  
- 系统参数 }ZxW"5oq  
- 制造条件 *sIi$1vHu  
v\J!yz  
7$;c6_se  
;]|m((15G  
7.设计过程 Kv(Y }  
D86K$IT  
]
%b0[7[  
ER0TY,  
N;%j#(v j  
dP$y>%cB  
设计和优化过程由两步完成： tW'qO:y+  
1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 '&rw=.cU  
2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 %w;1*~bH  
=f/avGX  
8.系统模拟 +3(CGNE  
• 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 O%rS;o  
• 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 <e@I1iL37y  
• 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。 0b!fWS?,k0  
• 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 1',+&2)oj  
8Xt=eL/P  
W+fkWq7`Xx  
HJ2O@e  
9. 初始几何光学设计的结果 p?EEox  
yTMGIS
X5  
D_L'x"  
M$DwQ}Z  
感兴趣的优化函数 I_{9eG1w?  
• 效率满足（>95%） 3?-V>-[G_  
• 信噪比不满足（<30db） P7M0Ce~iW  
• 杂散光不满足（>5% 7!]k#|u  
hfVzzVX:  
0l
l,V  
r-Xjy*T  
10. 后续IFTA优化后的结果 @pyA;>U  
       cHfK-R  
Y
+S~b  
= m!!  
YQlpk@X`2  
GL
oL4el  
感兴趣的优化函数 |2+c DR  
• 效率满足（>95%） ^+YGSg7  
• 信噪比满足（<30db） >xk:pL*o`  
• 杂散光满足（<5%） JJ= ~o@|c  
#dXZA>b9  
11.总结 `pn-fk  
• VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 '8iv?D5M  
• 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 Xqq?S  
• 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 @idp8J [td  
• 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。 oWn_3gzw;
 
• VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。