[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。 IkWV|E  
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。 iEx sGn]2  
mH`K~8pRg  
2．模拟任务 |NMf'$  
}^Ymg
7wA  
DOE： mM#[XKOC<  
相位型衍射 7l%]O}!d)  
光束整形器 ~?6M4!u   
直径：2mmx2mm ;r8< Ed
  
形状：圆形 xxy (#j$  
相位级次：16 P55Q
E+B  
*C~$<VYI  
SHow~wxw  
3.建模任务：入射光场 jK(]eiR$S  
wn1` 9  
高斯准直激光光束的光束参数 U3t$h  
s2Rg-:7  
• 波长：632.8nm 4 *n4P  
• 激光光束直径（1/e2）：1mm PP*',D3  
|7#S0Ca@  
%VH{bpS|i:  
X;/5Niv32q  
4.建模任务：期望输出光场 F=g+R~F  
C<B+!16  
期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: {,X}Btnwp  
xfzGixA  
• FWHM-直径：0.5mm XG!s+ShFV  
• 边缘宽度：50um 0rrNVaM  
• 效率：>95% 
1 !8 b9  
• 信噪比（SNR）：>30dB ).$q9G  
• 杂散光：<5% E+"m@63  
eAl;:0=%L  
Bj`ZH~T  
zn)Kl%N^  
5.设计方案 360b`zS  
+tCNJ<S@l$  
• 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）。 bXNM.K  
• 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）。 (3VV(18  
*
Y]()#?Gr  
4:0y\M5u  
S x0QPX  
6. 衍射光束整形器会话编辑器 dd-`/A@  
bu:%"l  
• 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 Hx?OCGj=S*  
• 用户必须输入所需的信息 I]iTD  
- 入射场 `^mY*Cb e  
- 期望的输出场=设计目标图样（DTP） oMeI
Xb)z  
- 系统参数 ;oM7H*WC  
- 制造条件 &YOks.k  
f&
2f8@  
kSUpEV+/  
|*5HNP  
7.设计过程 U9t-(`[j?  
0`Hr(J`

F  
yt[vd8O'c  
,!>1A;~wT  
lL;SP&  
MO-7yp:K  
设计和优化过程由两步完成： MO%kUq|pg  
1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 ?}ly`Js  
2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 P*:9u>  
De`p@`+<#~  
8.系统模拟 GX#SCZ&}C  
• 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 _j sJS<21  
• 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 yKB&][)&  
• 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。 OzA'd\|  
• 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 $'%.w|MJp  
\'h
Zm%S  
8Cef ]@x  
)WH;G:
$&"  
9. 初始几何光学设计的结果 )aAKxC7w  
! _p
(H  
d1BE;9*/7  
s9[547?`  
感兴趣的优化函数 rH
pxk  
• 效率满足（>95%） Op5S
'  
• 信噪比不满足（<30db） 2Fc>6]:*  
• 杂散光不满足（>5% T=,A pa  
LK:Jkjp^  
nm#,oX2C  
G7NRpr  
10. 后续IFTA优化后的结果 nh]}KFO h  
       :d=:>_[  
%CIRN}  
W|CZA  
^_c6Op<F  
8)bqN$*h  
感兴趣的优化函数 ~A@HW!*
Z@  
• 效率满足（>95%） \'CA:9V}  
• 信噪比满足（<30db） vf;&0j&`  
• 杂散光满足（<5%） _lMSW6  
u"gtv  
11.总结 M2!2J  
• VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 (sqI:a  
• 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 2Y~nU(  
• 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 hxZL/_n'  
• 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。 h.jO3q
 
• VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。