[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。 Ct-eD-X{  
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。 j
z" >Kh.}  
|1_$\k9Y&  
2．模拟任务 j.]]VA  
sPQjB[  
DOE： f@;pN=PS  
相位型衍射 A<
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光束整形器 dUa>XkPa\2  
直径：2mmx2mm yJ!26  
形状：圆形 C0f%~UMwd  
相位级次：16 1"CWEL`i  
w98M#GqV  
PsUO8g
'\  
3.建模任务：入射光场 ied1+H  
*~P| ? D'  
高斯准直激光光束的光束参数 8F>9CO:&N  
z&H.fsL  
• 波长：632.8nm !IR cv a  
• 激光光束直径（1/e2）：1mm #+D][LH4  
*e [*  
1f+A_k/@  
yFk|8d-|  
4.建模任务：期望输出光场 ]CNPy$>*  
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=_  
期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: CP\[9#]:  
2fkyz  
• FWHM-直径：0.5mm i45.2,  
• 边缘宽度：50um S}rEQGGR{  
• 效率：>95% TP#Ncqh  
• 信噪比（SNR）：>30dB g8E5"jpXx3  
• 杂散光：<5% pBe1:  
NpGi3>5  
qery|0W  
k(RKAFjY  
5.设计方案 $s=` {vv  
nmn/4>  
• 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）。 {f/]K GGk  
• 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）。 .BJoY <P*  
yHE\Q  
uq[5 om"  
">=Ep+ix  
6. 衍射光束整形器会话编辑器 c*\i%I#f2  
"gNi}dB<]  
• 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 #m{(aa9;  
• 用户必须输入所需的信息 ^`#7(S)a/  
- 入射场 &iu]M=Yb  
- 期望的输出场=设计目标图样（DTP） '2Zs15)V  
- 系统参数 .BxQF  
- 制造条件 $hCS-9%&  
tt-ci,X+  
Da)p%E>Q  
0.+Eo.AX4M  
7.设计过程 &;?+ ^L>  
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"uuM#@h  
q
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_PRje  
5q@s6_"{  
G)YmaHeI;[  
设计和优化过程由两步完成： ncadVheKt  
1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 ;\}dQsX  
2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 E8PwA.  
i{N?Y0YQs0  
8.系统模拟 au19Q*r9  
• 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 `0%;Gz%}  
• 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 0x5\{f  
• 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。 ).GM0-y  
• 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 eK(k;$4\^Y  
v B~VJKD  
13 L&f\b  
jQ7;-9/~N  
9. 初始几何光学设计的结果 bbS,pid1  
Zc38ht\r;  
unFm~rcf  
, 0X J|#%  
感兴趣的优化函数 m["e7>9G  
• 效率满足（>95%） bZUw^{~)D  
• 信噪比不满足（<30db） d]K8*a%[-  
• 杂散光不满足（>5% ~Fo2MwE2~  
f uU"  
pRlScD_};  
wbr$w>n  
10. 后续IFTA优化后的结果 9a@S^B>  
       nF]E":  
f'"PQr^9  
yz,_\{}  
x ]}'H  
' xaPahx;  
感兴趣的优化函数 W,,3@:  
• 效率满足（>95%） $s ,g&7*-  
• 信噪比满足（<30db） q},,[t  
• 杂散光满足（<5%） %L)QTv/  
~x4]p|)</  
11.总结 wPYeKOh'  
• VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 dg*xo9Xi`  
• 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 hN0h
'JJ[7  
• 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 vMX\q  
• 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。 +B8oW3v# )  
• VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。