[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。 hD$U8~zK  
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。 -8pHjry'q  
p}Gk|Kjlq,  
2．模拟任务 hCo&SRC/5  
r+lY9l  
DOE： Y]Fq)-  
相位型衍射 $ o t"Du  
光束整形器 NK4ven7/  
直径：2mmx2mm C#r`oZS1  
形状：圆形 T\WNT#My  
相位级次：16 g Sa,A  
q7)$WXe2LM  
Maxnk3n  
3.建模任务：入射光场 >`NM?KP s  
.K7A!;  
高斯准直激光光束的光束参数 ,F*e^#>  
sO  
• 波长：632.8nm 22*t%{(  
• 激光光束直径（1/e2）：1mm NMj`wQ`M+  
6F(
yH4  
&U,f~KJ  
Y^!40XjrD  
4.建模任务：期望输出光场 (Dn-vY'  
Q3/q%#q>  
期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: IB?A]oN1{  
(la   
• FWHM-直径：0.5mm F9c2JBOM  
• 边缘宽度：50um NV91{o(-7  
• 效率：>95% E8j9@BHU[r  
• 信噪比（SNR）：>30dB
wM yPR_  
• 杂散光：<5% pIrAGA;  
T4#knSIlh  
Bdg*XfXXk  
}3*h`(Bv7  
5.设计方案 M\<!m^~  
Sx~_p3_5U  
• 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）。 \LYQZ*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）。 f|G7L5-  
#wd \&  
395o[YZx*  
~^euaOFU 6  
6. 衍射光束整形器会话编辑器 &B2c]GoW  
UxvsSHi  
• 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 xWwPrd  
• 用户必须输入所需的信息 aK>9:{]ez  
- 入射场 #,PAM.rH  
- 期望的输出场=设计目标图样（DTP） *~cs8<.!1  
- 系统参数 FezW/+D  
- 制造条件 %~;Q_#CR/K  
M+E5PZ|_  
__fR #D  
6C0_. =7#  
7.设计过程 W@C56fCa  

0C p}  
48ma&f;  
)e2IT*7  
7, 13g)  
Vtg/,1KQ  
设计和优化过程由两步完成： bGi_", 8  
1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 L@_">'pR  
2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 5>@uEebkv]  
I:_*8el&d  
8.系统模拟 p<zXuocQ  
• 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 %1@<),  
• 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 A]+h<Y~}  
• 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。 eE{L>u  
• 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 B R:  
N39nJqo>"  
,4Fqvg  
P\mm8s`f  
9. 初始几何光学设计的结果 W^ :/0WR  
oyt//SE  
ZQkw}3*n  
jDX<iX%e  
感兴趣的优化函数 $vLV< y07  
• 效率满足（>95%） |3s&Y`x-D  
• 信噪比不满足（<30db） AMd)d^;  
• 杂散光不满足（>5% `zp2;]W  
NN 6KLbC(  
E.`dk.  
$uw+^(ut  
10. 后续IFTA优化后的结果 =]QH78\3  
       w;EXjl;X O  
0Mu8ZVI{  
uvDoo6'  
]kkBgjQbS  
~{vdP=/WP  
感兴趣的优化函数 -?nT mzRc  
• 效率满足（>95%） ING_:XpnJ  
• 信噪比满足（<30db） =_=Z;#`cXk  
• 杂散光满足（<5%） 06^1#M$'  
bez'[Y{  
11.总结 !Gp3/<"Wy$  
• VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 b3b~T]]  
• 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 zf,%BI[Hr  
• 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 U[QD!  
• 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。 ix9HSa{d  
• VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。