[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。 , GP?amh  
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。 7eAX*Kgt<_  
%^ !,t:d  
2．模拟任务 K~R`%r_  
R^Y <RI  
DOE： )v.=jup[  
相位型衍射 c9&xe"v  
光束整形器 :51/29}  
直径：2mmx2mm xCc[#0R{  
形状：圆形 d'NIV9P`j]  
相位级次：16 2Eu`u!jhx  
~5}*
d  
C$XU%5qi  
3.建模任务：入射光场 sM `DL  
]SLP}Jwy  
高斯准直激光光束的光束参数 u)+8S/ )  
(2$p{Uf  
• 波长：632.8nm 7_inJ$  
• 激光光束直径（1/e2）：1mm A;]}m8(*  
vVFy*#I#_[  
U_I5fK=  
|xdsl,  
4.建模任务：期望输出光场 6\q]rfQ  
K3#@SYj  
期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: dtRwTUMe?  
w=T\3(%j  
• FWHM-直径：0.5mm 4\8+9b\9"  
• 边缘宽度：50um $#9;)8J  
• 效率：>95% 3cK I  
• 信噪比（SNR）：>30dB d,B:kE0Y  
• 杂散光：<5% pL/DZ|S3  
i#vYyVr[  
>I-RGW'A  
w"Gm;B4  
5.设计方案 VJ]JjB j  
Y[}>CYO  
• VirtualLab Fusion的衍射光学工具箱提供不同的辅助会话的编辑器来设计光操控元件-主要是衍射光学元件（DOEs）。 .$+#1-  
• 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）。 "&G/T ?4  
/<|%yE&KhJ  
*zbNd:i9  
Whm,F^  
6. 衍射光束整形器会话编辑器 .6+Z^,3  
dMv=gdY  
• 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 $
5aV:Z3P  
• 用户必须输入所需的信息 OR~8sU  
- 入射场 l5!|I:
/*;  
- 期望的输出场=设计目标图样（DTP） Nfrw0b  
- 系统参数 3Q.#c,`jV  
- 制造条件 YNKHN2E8  
}ppN k:B  
1\ o59
Y  
'"0'Oua  
7.设计过程 Z>:NPZODf  
e>+i>/Fn{h  
`ZYoA t]C~  
s>7}zU]  
gmw|H?]  
iT3BF"ZqBO  
设计和优化过程由两步完成： Yvw(tj5_5  
1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 J\twZ>w~0  
2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 y" RF;KW>  
;K:zmH  
8.系统模拟 "l3_=Gua  
• 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 Cjm`|~&e+  
• 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 `VA"vwz  
• 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。 Gp?a(-K5  
• 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 mqD}BOif  
Lb:g4A"  
4gI/!,J(b  
z+0I#kM"1  
9. 初始几何光学设计的结果 y-'$(x
 
ey7 f9  
N7b8m?!  
 VA6}  
感兴趣的优化函数 fIn
b[  
• 效率满足（>95%） +rd|A|hRq  
• 信噪比不满足（<30db） q;T{|5/O  
• 杂散光不满足（>5% <'y?KiphL  
5d Eh7XL  
2b}t,&bv?  
:%tU'w  
10. 后续IFTA优化后的结果 >)fi^  
       4[m`#   
n4;.W#\  
=upeRY@u5  
k+# %DK  
kJ'
!r  
感兴趣的优化函数 '\l"   
• 效率满足（>95%） >*~L28Fyn  
• 信噪比满足（<30db） SD"FErJ  
• 杂散光满足（<5%） @Q)OGjaq  
TV)h`\|Z*  
11.总结 132{#tG]  
• VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 PS)4 I&;U  
• 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 \tf<B\oa  
• 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 9vuyv*-}e  
• 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。 [A+ >^ {  
• VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。