[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。 |{@8m9JR  
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。 9(L)&S{4K  
<6fv1d+v  
2．模拟任务 Oer^Rk  
}j^\(2  
DOE： K,e w>U  
相位型衍射 S=nP[s  
光束整形器 cP}KU5j  
直径：2mmx2mm vk?sk
N@  
形状：圆形 4lM8\Lr  
相位级次：16 j8n4fv-)f  
qKE:3g35  
|<Gl91  
3.建模任务：入射光场 g"L|n7_b  
Q\WC+,
_%  
高斯准直激光光束的光束参数 ^kgBa27  
l%`F&8K  
• 波长：632.8nm hTM[8 ~<^  
• 激光光束直径（1/e2）：1mm 0q
*r  
5 gv/Pq&  
PNA\ TXT  
Da v PYg  
4.建模任务：期望输出光场 :T._ba3|  
m1IKVa7-\}  
期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: =e}H'5?!  
gi-Yqco  
• FWHM-直径：0.5mm -YjA+XP  
• 边缘宽度：50um C:uz6i1  
• 效率：>95% #_|sgS?1  
• 信噪比（SNR）：>30dB 0z[dlHi  
• 杂散光：<5% C-?%uF  
9Li%KOY  
X5]TY]  
M#4QQ} F.  
5.设计方案 U|5nNiJM  
$rhgzpZ!X_  
• 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）。 u- o--q  
• 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）。 I0'[!kBF|  
O4g+D#Lu  
[J C:  
90# ;?#  
6. 衍射光束整形器会话编辑器 {w8 NN-n  
'Vr
$MaO  
• 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 %',F  
• 用户必须输入所需的信息 Hh4 n  
- 入射场 $%%os6y2v  
- 期望的输出场=设计目标图样（DTP） SR8qt z/V  
- 系统参数 YqV8D&I  
- 制造条件 Y(+^;Y3U  
x%<  
K9kUS  
Y9=(zOqv  
7.设计过程 Y];Y
cj;  
jV/CQM5a+  
t9_E$w^U  
4#(ZNP  
WA$>pG5
s  
Ka|eFprS  
设计和优化过程由两步完成： #$1og=  
1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 97,rE$bC  
2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 Xwa_3Xm*Le  
ZO7&vF}  
8.系统模拟 D-U<u@A4  
• 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 J@L9p46,  
• 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 d$Y7u  
• 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。 j.i#*tN//  
• 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 m,R Dr  
IhiGP {  
@[6,6:h|  
u0RS)&   
9. 初始几何光学设计的结果 y#<MVH  
6QNs\Ucb+  
>|o_wO  
2`a q**}  
感兴趣的优化函数 1mSaS4!"B  
• 效率满足（>95%） +-
a&2J;J'  
• 信噪比不满足（<30db） J RPSvP\  
• 杂散光不满足（>5% $>R(W=Q  
RkuuogZ  
UzKFf&-:;K  
rxO2js  
10. 后续IFTA优化后的结果 o\
`>c:.  
       kJ(A,s|  
#Y
93y\  
Qpt&3_   
1P]de'-`j  
Z?^"\u-  
感兴趣的优化函数 [`Cq\mI-W  
• 效率满足（>95%） XjE>k!=I  
• 信噪比满足（<30db） j}+5vB|0  
• 杂散光满足（<5%） jko"MfJ  
?`zgq>R}w[  
11.总结 H<ZU#U0FZf  
• VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 RiO="tX'  
• 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 ~"!a9GZ  
• 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 ]Y.deVw3i  
• 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。 d'l$$%zJ  
• VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。