[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。 T:; 2  
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。 &G-!qxe  
:\|SQKD  
2．模拟任务 pS:4CNI{  
ml+; Rmvb  
DOE： "yS _s  
相位型衍射 B8}Nvz /  
光束整形器 w 47tgPPk  
直径：2mmx2mm R#I0|;q4|p  
形状：圆形 \pVXimam  
相位级次：16 ;<ZLcTL  
Rd#WMo2Xd  
y2^Y/)   
3.建模任务：入射光场 @"^0%/2-  
'!eKTC>  
高斯准直激光光束的光束参数 p"KFJ  
:s7m4!E
F  
• 波长：632.8nm :0Rx#%u}#  
• 激光光束直径（1/e2）：1mm 6|PrX L&  
xjKR R?  
fR(d
  
0|{u{w@!`  
4.建模任务：期望输出光场 c"B{/;A  
73/P&hT  
期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: ~=uWD&5B4  
zo4qG+>o  
• FWHM-直径：0.5mm G?Q3/y(  
• 边缘宽度：50um `ojoOB^L  
• 效率：>95% 2h5nMI]'  
• 信噪比（SNR）：>30dB (pv+c,  
• 杂散光：<5% H}hiT/+$  
sT}.v*  
xLK<W"%
0  
ww],y@da  
5.设计方案 CEX"D`  
=A83W/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）。 h4T5+~rw  
• 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）。 XovRg,  
iKX-myCz  
.\)U@L~  
\1D<!k\S  
6. 衍射光束整形器会话编辑器 xc=b |:A  
X\{
LnZ@r4  
• 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 {xXsBh Y  
• 用户必须输入所需的信息 Vex{.Vh,"  
- 入射场 t gI{`jS%  
- 期望的输出场=设计目标图样（DTP） xMTKf+7  
- 系统参数 `4=^cyt+  
- 制造条件 0jy2H2  
O$_)G\
\\m  
>\KNM@'KI  
3G}x;Cp\D  
7.设计过程 u)}$~E>  
F8jd'OR  
$4h5rC g0  
n"G&ENN"$  
$u]jy0X<Y;  
_Kl_61k  
设计和优化过程由两步完成： c;Pe/d  
1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 M2OIBH4!  
2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 a_f
~N1kq  
d3ZdB4L  
8.系统模拟 gQ Fjr_IS#  
• 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 JTSlWq4  
• 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 zzTfYf)  
• 可以通过光路编辑器（Light Path Editor）的工具（Tools）按钮将这个衍射光学工具箱光路图（Diffractive Optics Toolbox LPD）转换成基本工具箱中的光路图以用于进一步的评估，如下图所示。 6e9
,PS  
• 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。  D~S<U  
)dbB=OZ  
#`CA8!j!!  
w$zu~/qV2  
9. 初始几何光学设计的结果 }X)&zenz  
X[]m _@v  
!t$'AoVBq  
SUC
Mb8  
感兴趣的优化函数 3!XjtVhK?I  
• 效率满足（>95%） FGigbtj`  
• 信噪比不满足（<30db） .}t~'*D  
• 杂散光不满足（>5% #5cEV'm;  
[$0p+1  
+b0eE)  
_}lZ,L(w  
10. 后续IFTA优化后的结果 }()5"QB  
       Ktb\ bw  
*scVJ  
q)X$^oE!6  
IUE~_7  
"c3Grfoz  
感兴趣的优化函数 S%bCyK%p  
• 效率满足（>95%） K2M~-S3  
• 信噪比满足（<30db） D!{Y$;  
• 杂散光满足（<5%） 1C}NQ!.  
sqEI4~514  
11.总结 R;s?$;I  
• VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 +giyX7BPJ  
• 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 q)LMm7  
• 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 %HGD;_bhI  
• 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。 UK595n;P  
• VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。