[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。 P2j"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。 vFz#A/1  
%u)niY-g
 
2．模拟任务 w~3~:w$  
FC+}gJ(q  
DOE： Fm|h
3.`V  
相位型衍射 eB]R<a60  
光束整形器 $*KM%M6  
直径：2mmx2mm "1-gMob  
形状：圆形 +s`HTf  
相位级次：16 :c_>(~  
fFSQLtm?E  
gf&\)"  
3.建模任务：入射光场 (59u<F  
n/&}|998?  
高斯准直激光光束的光束参数 vg.K-"yQW  
mBQp#-1\  
• 波长：632.8nm ?}n\&|+  
• 激光光束直径（1/e2）：1mm 5LkpfmR  
.#4;em%7  
odm!}stus  
R9!GDKts%  
4.建模任务：期望输出光场 JM&:dzyIP  
)~Pj3  
期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: ,drcJ  
GY~Q) Z  
• FWHM-直径：0.5mm BM }{};p6  
• 边缘宽度：50um 4e0/Q!o,  
• 效率：>95% TA~FP#.  
• 信噪比（SNR）：>30dB #guq/g$  
• 杂散光：<5% &|LP>'H;  
T\ cJn>kCn  
ZDhl$m[m  
CZ~%qPwDw  
5.设计方案 "UVqHW1%K  
[%1 87dz:D  
• 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）。 6]mFw{6qn1  
• 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）。 e=).0S`*F  
({5`C dVi  
1c2zFBl.&  
Y~fa=
R{W  
6. 衍射光束整形器会话编辑器 i:@n6GW+iw  
k
gQyG[u  
• 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 bo]= *  
• 用户必须输入所需的信息 HXg#iP^tv  
- 入射场 jx?"m=`s:  
- 期望的输出场=设计目标图样（DTP） Ibbpy++d[  
- 系统参数 jW!x!8=  
- 制造条件 ]6*+i$  
Y
qz B="  
50?5xSEM0_  
4b}94e@(N  
7.设计过程 $yi[wwf4  
1%^d<%,]  
5{.g~3"  
"(QI7:iM  
Cbq|<p# #o  
;Q}pmBkqB  
设计和优化过程由两步完成： KsG>,# Q  
1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 Fb^Ae6/i  
2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 GQvJj4LJp  
EXz{Pqz  
8.系统模拟 G^6\OOSy  
• 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 vrr`^UB2  
• 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 @&4s)&-F  
• 可以通过光路编辑器（Light Path Editor）的工具（Tools）按钮将这个衍射光学工具箱光路图（Diffractive Optics Toolbox LPD）转换成基本工具箱中的光路图以用于进一步的评估，如下图所示。 V1 :aR3*!  
• 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 <8?jn*$;\  
6tDCaB  
ss4<s 5:y  
|E7)s;}D  
9. 初始几何光学设计的结果 b- FJMY  
@9}SHS  
by{ *R  
l4
LowV7  
感兴趣的优化函数 x#0B "{  
• 效率满足（>95%） ZBf9Upg  
• 信噪比不满足（<30db） `BGU   
• 杂散光不满足（>5%
M .J  
km[PbC  
Do\YPo_Mr  
}8\"oA6  
10. 后续IFTA优化后的结果 L[LgQ7esQ  
       =#Qm D=  
Q&;d7A.@  
]di9dLT  
~p'DPg4  
h5>38Kd  
感兴趣的优化函数 aN}l&4d  
• 效率满足（>95%） FE[{*8  
• 信噪比满足（<30db） KDW=x4*p  
• 杂散光满足（<5%） Ou'<9m
!9  
w-3 B~e  
11.总结 ,VTX7
vaH  
• VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 tc%0yr9  
• 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 1qgzb  
• 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 Dn9AOi!  
• 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。 ap% Y}  
• VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。