[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。
9cO m$  
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。 +,H6)'#Z  
RhPEda2  
2．模拟任务 jb5nL`(j$  
nG+L'SmI  
DOE： 33*NgQ;&~'  
相位型衍射 F\H^=P  
光束整形器 _Cd_i[K[  
直径：2mmx2mm .Y^UPxf@  
形状：圆形 KkF3E*q\H  
相位级次：16 CQ( _$  
M }H7`
,@I  
UojHlTg#bT  
3.建模任务：入射光场 -y+u0,=p.  
i,h)  
高斯准直激光光束的光束参数 2^TJ_xG~  
[:MpOl-KIz  
• 波长：632.8nm `"#0\Wh  
• 激光光束直径（1/e2）：1mm {;kH&Pp  
2 ~z
o)G0  
(K}Md~  
' >
F_y t9  
4.建模任务：期望输出光场 '~Z#h  P  
MUs~ZF  
期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: :q+D`s  
EXrOP]Kl  
• FWHM-直径：0.5mm VHUOI64*  
• 边缘宽度：50um ,fQs+*j  
• 效率：>95% qU/,&C  
• 信噪比（SNR）：>30dB "?yu
^  
• 杂散光：<5% +"!=E erKi  
'B$bGQ  
FQ72VY  
bN',-[E  
5.设计方案 qZ8V/  
=u+.o<  
• VirtualLab Fusion的衍射光学工具箱提供不同的辅助会话的编辑器来设计光操控元件-主要是衍射光学元件（DOEs）。 QvF UFawN  
• 对于当前案例，我们使用衍射光束整形器会话编辑器（Diffractive Beam Shaper session editor）。 fV`R7m.  
k/|j
e~$  
NUclF|G  
luEP5l2&  
6. 衍射光束整形器会话编辑器 dE_I=v  
];|;")#=  
• 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 wW1E 'Vy{  
• 用户必须输入所需的信息 7r_Y.  
- 入射场 o#IQz_  
- 期望的输出场=设计目标图样（DTP） wJ|wAS  
- 系统参数 &;)6G1X1  
- 制造条件 u}[Z=V  
&>!WhC16  
<^Hh5kfS'  
h2Pvj37  
7.设计过程 )$wX~k  
]('isq,P  
Ux2pqPb  
ON$^_l/c  
n-cz xq%n  
zqq$PaH*  
设计和优化过程由两步完成： Z~.3)6,z  
1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 CpAdE m{  
2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 O*<,lq 0K  
o,fBOPIN  
8.系统模拟 IX /r  
• 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 D\:~G}M  
• 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 TT(dCHft  
• 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。 } r#by%P  
• 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 SGU~LW&  
7@.UkBOx  
.&53WL[D|  
h4xRRyK  
9. 初始几何光学设计的结果 hb>,\46}  
xl(];&A3  
=9oN#4mWK  
$=j}JX}z  
感兴趣的优化函数 6m$,t-f0b  
• 效率满足（>95%） T/V 5pYl  
• 信噪比不满足（<30db） Xegg2.Kk  
• 杂散光不满足（>5% #_tixg  
&&}'  
h5bQ  
#du!tx ( _  
10. 后续IFTA优化后的结果 \h%/Cp+p  
       Ny;(1N|&3  
H1,;Xrm  
:VPZGzK4  
o0>z6Ya<  
3N)
bJ  
感兴趣的优化函数 0ih=<@1K  
• 效率满足（>95%） [Hn4&PET  
• 信噪比满足（<30db） xQ `>\f  
• 杂散光满足（<5%） zkdyfl5  
:bLL
N  
11.总结 xj/ +Z!,9  
• VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。
VP$`.y  
• 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 f$x\~y<[  
• 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 9HlRf6S  
• 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。 Fz_SID  
• VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。