[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。 w(yU\ N  
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。 lfA  BF  
J.&q[  
2．模拟任务 D;L :a`Y  
B -KOf  
DOE： =j{jylC  
相位型衍射 )&9=)G  
光束整形器 \(CW?9)  
直径：2mmx2mm ^"
Y'zIL  
形状：圆形 WY,t> 1c  
相位级次：16 Fv: %"P^  
E,|n'  
7L]?)2=  
3.建模任务：入射光场 |x4yPYBL  
t[maUy_A  
高斯准直激光光束的光束参数 KFhn}C3 i  
D7.
P  
• 波长：632.8nm K8Y/XE
K  
• 激光光束直径（1/e2）：1mm 2%8Y
-o?  
Lwcw%M]  
%(Ys-GeGr  
F:g{rm[
  
4.建模任务：期望输出光场 s`J=:>9*  
ob7_d
WAG  
期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: VqrMi *W6  
^;3rdBprm  
• FWHM-直径：0.5mm Tc(R
-W
i  
• 边缘宽度：50um vw]nqS~N  
• 效率：>95% D5>~'N3b  
• 信噪比（SNR）：>30dB <f6PULm  
• 杂散光：<5% Ak1)  
WK}+f4tdW[  
/R
C!Yi  
{|h"/  
5.设计方案 ?>8zU;Aj  
h6e$$-_  
• 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）。 $te,\$&}  
• 对于当前案例，我们使用衍射光束整形器会话编辑器（Diffractive Beam Shaper session editor）。 G7;}309s  
4sQAR6_SW~  
F"H!CJ
Ju&  
w2+]C&B*  
6. 衍射光束整形器会话编辑器 aTm.10{^  
0_ \ g  
• 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 SU'9+=_$  
• 用户必须输入所需的信息 /&d`c=nH  
- 入射场 KL mB  
- 期望的输出场=设计目标图样（DTP） ~k0)+D}  
- 系统参数 T:">,*|  
- 制造条件 .K1
E1Z_  
*UoHzaIqz  
$-?5Q~  
}.) 43(>]  
7.设计过程 cu^*x/0,  
Sc$wR{W<:
 
~&lJT  
_0q~s@-  
w%dIe!sV  
K=?F3tX^  
设计和优化过程由两步完成： nj0AO0  
1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 7B\(r~f`t  
2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 i;zGw.;Q  
qetP93N_*  
8.系统模拟 )v{41sM+  
• 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 K('lH-3wS  
• 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 +7<>x-+  
• 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。 x5z4Yv^ m  
• 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 K_|~3g  
-,A5^>}%,Y  
\e8*vos  
6q[!X0u  
9. 初始几何光学设计的结果 ;3}EBcw)  
:KP'xf.  
*tM7>  
e_k _ty`  
感兴趣的优化函数 8H#c4%by)  
• 效率满足（>95%） Obyuh
AR  
• 信噪比不满足（<30db） XVDd1#h  
• 杂散光不满足（>5% I,<54?vS  
t-m9n*\
j1  
VUC <0WV  
$jed{N7Y  
10. 后续IFTA优化后的结果 z2Y_L8u2  
       K

Ch  
J&"?m.~@  
(d'j'U:C  
EPe]-C`  
CxA\yG3L&  
感兴趣的优化函数 dXcPWbrU4  
• 效率满足（>95%） ]6BmCh  
• 信噪比满足（<30db） )ehB)X  
• 杂散光满足（<5%） 2WPF{y%/  
.p(6' TYnI  
11.总结 'ztL3(|X6  
• VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 :DMHezaU  
• 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 |aS~"lImh  
• 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 RCh$j&Tn  
• 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。 v*H &F  
• VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。