[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。 7l* &Fh9;  
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。 =AIts[!qd  
P6+ B!pY  
2．模拟任务 3^8Cc(bk  
<)7aNW.  
DOE： JR!-1tnc  
相位型衍射 =%<=Bn  
光束整形器 U5Hi9fe  
直径：2mmx2mm  "*d6E}wG  
形状：圆形 <KMCNCU\+  
相位级次：16 T$;S  
Q'OtXs 80  
,`geOJn'  
3.建模任务：入射光场 n`,  <g  
{4J.  
高斯准直激光光束的光束参数 ~[;r) g\  
z\ZnxZ@  
• 波长：632.8nm hRf l\Q[  
• 激光光束直径（1/e2）：1mm wJC[[_"3 I  
~ZKJ:&f  
K43%9=sM  
1K Vit{  
4.建模任务：期望输出光场 kL8rqv^  
_3Eo{^  
期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: K(;qdIr  
)Zq'r L<  
• FWHM-直径：0.5mm 63l3WvoK  
• 边缘宽度：50um -1Q24jrO-  
• 效率：>95% q T6y&  
• 信噪比（SNR）：>30dB UoxlEec  
• 杂散光：<5% [F6)Z[uG  
^4`aONydl  
8~Kq"wrbu  
;,77|]<XE  
5.设计方案 Ark]>4x>  
Ohm{m^VD"  
• 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）。 DzVCEhf  
• 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）。 ]IV{;{E)  
UT;%I_i!'  
o GuAF q  

@2E52$zu  
6. 衍射光束整形器会话编辑器 5*44QV  
Ul8HWk[6Iw  
• 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 $_S-R 3L\  
• 用户必须输入所需的信息 ;@Zuet  
- 入射场 50
5c(+  
- 期望的输出场=设计目标图样（DTP） :E9pdx+  
- 系统参数 Lm[,^k  
- 制造条件 URb8[~dR:  
\c2x udU  
o;@~uU  
'g%:/lwA  
7.设计过程 [FBS|v#T  
uWJJ\  
8?Rp2n*o  
'V]C.`9c  
2"D4q(@  
f1vD{M;  
设计和优化过程由两步完成： F\eQV<  
1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 rl}<&aPH  
2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 vn}m-U XA*  
NtM>`5
{?  
8.系统模拟 gvI!Ice#  
• 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 p7QZn.,=u  
• 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 9"#C%~=+  
• 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。 ,7d/KJ^7  
• 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 $b`nV4p  
yksnsHs}d  
#scZP  
Y
"lEMY  
9. 初始几何光学设计的结果 @T^FOTW  
kWW2N0~$  
LDQ
,SS,  
!q+ #JW  
感兴趣的优化函数 dFBFXy  
• 效率满足（>95%） 0`"oR3JY  
• 信噪比不满足（<30db） p3vf7eqn  
• 杂散光不满足（>5% 9)wYSz'  
0si1:+t-[+  
uH*6@aYPo  
#@oB2%&X?  
10. 后续IFTA优化后的结果 4s7 RB  
       /0}Z>iK  
O14QlIk  
r#OPW7mhE  
[mzed{p]]  
uE.BB#  
感兴趣的优化函数 loIb}8  
• 效率满足（>95%） N# }A9t  
• 信噪比满足（<30db） G4'Ia
$  
• 杂散光满足（<5%） Lf(( zk:pt  
~vz%I^xW  
11.总结 +(2$YJ35  
• VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 WkXgz6 P  
• 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 Po58@g  
• 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。  %W~w\mT
 
• 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。 0!,uo\`  
• VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。