[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。 F*_ytL  
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。 UNCI"Mjb  
rrrn8b6  
2．模拟任务 }kF*I@:g  
-&0HAtc  
DOE： 55V&[>|K5  
相位型衍射 !=p^@N7  
光束整形器 28,g'k!  
直径：2mmx2mm ."h>I @MH  
形状：圆形 EMw biGV  
相位级次：16 i{MzQE+_^  
D8=a+!l-  
E
>&oe&`o'  
3.建模任务：入射光场 qM9> x:V  
n_S)9C'=  
高斯准直激光光束的光束参数 3h4'DQ.g  
%&&;06GU}  
• 波长：632.8nm psM&r  
• 激光光束直径（1/e2）：1mm 7NP Ny  
$@eFSA5k,7  
9._Osbp3P  
Nrfj[I  
4.建模任务：期望输出光场 ]GmXZi  
QvDD   
期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: X0BBJ(e  
*:,y`!F=y  
• FWHM-直径：0.5mm i3<ZFR  
• 边缘宽度：50um o]WG8Mo-  
• 效率：>95% /F_(
&H!m  
• 信噪比（SNR）：>30dB I7HP~v~  
• 杂散光：<5% Z:Nm9m  
B+n(K+  
&)F#cVB  
 $&to(  
5.设计方案 la*c/*  
ds<q"S{p  
• 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）。 hC2_Yr>N%  
• 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）。 O;SD90
  
PJ'.s  
DS>qth  
4qmaL+Q  
6. 衍射光束整形器会话编辑器 O_[]+5.TX  
=(]||1.  
• 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 |emZZj  
• 用户必须输入所需的信息 RtScv  
- 入射场 /]hE?cmj  
- 期望的输出场=设计目标图样（DTP） p'YNj3&u  
- 系统参数 @1tv/W  
- 制造条件 .J.| S4D  
O K2|/y  
 FA#8  
)+v'@]r  
7.设计过程 @Yzc?+x  

"&N1$$  
h$I 2T  
07qL@![!  
:P:OQ[$  
)@\m0bnF  
设计和优化过程由两步完成： JN<IMH  
1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 @g==U{k;
t  
2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 M$+2f.(>k)  
&Ez]pKjB  
8.系统模拟 Q(7M_2e7  
• 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 M,/{53  
• 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 7) e
#b  
• 可以通过光路编辑器（Light Path Editor）的工具（Tools）按钮将这个衍射光学工具箱光路图（Diffractive Optics Toolbox LPD）转换成基本工具箱中的光路图以用于进一步的评估，如下图所示。 AZ& ]@Ao  
• 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 b8TwV_&|X  
rhvTV(Bz  
dRPX
`%J  
6n5>{X  
9. 初始几何光学设计的结果 /{+77{#Qn  
0 |Y'@&  
pi?[jU[Tn  
{Wh7>*p{3  
感兴趣的优化函数 kKil]L  
• 效率满足（>95%） G2e0\}q  
• 信噪比不满足（<30db） bsgrg  
• 杂散光不满足（>5% P},d`4Ty@  
H_+F~P5RC  
q'4qSu  
OX*5 yT{  
10. 后续IFTA优化后的结果 }~3 %KHT  
       :c^9\8S  
kG70j{gf  
u=9)A9  
M~#% [?iU  
CxW-lU3G`  
感兴趣的优化函数 Ij}k>qO/2  
• 效率满足（>95%） ';OZP2  
• 信噪比满足（<30db） ;^Y]nsd  
• 杂散光满足（<5%）  t_Rpeav  
a0=5G>G9c  
11.总结 T{Rhn V1  
• VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 s0bWg$  
• 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 |jwN8@  
• 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 -L)b;0%  
• 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。 1} h''p  
• VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。