[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。 @bg9 }Z%\h  
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。 L"ho|v9:  
t9`{^<LH  
2．模拟任务 HTh?&u\QG  
n%3!)/$  
DOE： ?L }>9$"  
相位型衍射 vx9!KWy}  
光束整形器 G!j9D  
直径：2mmx2mm +RJ{)Nec  
形状：圆形 S1$^ _S =  
相位级次：16 S#]]h/  
^$Y9.IH"  
xJ3C^b%H  
3.建模任务：入射光场 SXw r$)4_  
dWn6-es  
高斯准直激光光束的光束参数 yv-R<c!'  
uq3pk3 )W9  
• 波长：632.8nm hi,=" /9
 
• 激光光束直径（1/e2）：1mm ]({-vG\m  
 u 8o!  
m]?Z_*1  
IRbyW?/Xv  
4.建模任务：期望输出光场 rf0Z5.  
CA#g(SiZ  
期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: llZU: bs  
hw
GK),?"+  
• FWHM-直径：0.5mm eKr>>4,-P  
• 边缘宽度：50um qe.QF."y  
• 效率：>95% :-{"9cgFR  
• 信噪比（SNR）：>30dB _s;y0$O  
• 杂散光：<5% Rs=Fcvl  
1>e30Ri,g  
jV2H61d  
4r$#-  
5.设计方案 Xy(QK2|  
0$|VkMq(  
• VirtualLab Fusion的衍射光学工具箱提供不同的辅助会话的编辑器来设计光操控元件-主要是衍射光学元件（DOEs）。 3#t9pI4  
• 对于当前案例，我们使用衍射光束整形器会话编辑器（Diffractive Beam Shaper session editor）。 #ksDU  
d~8U1}dP  
=b%f@x_U1  
"]"0d[d  
6. 衍射光束整形器会话编辑器 I<QUvs%e  
]KuM's  
• 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 w"0$cL3  
• 用户必须输入所需的信息 wKpGJ& {  
- 入射场 Kyh6QA^  
- 期望的输出场=设计目标图样（DTP） ,t 2CQ  
- 系统参数 tz]0F5  
- 制造条件 Y@ v][Q  
&m--}  
A}Iyl   
%uo8z~+  
7.设计过程 Vu(NP\Wm  
^x&x|ckR!  
c^=q(V  
XtO..{qU  
St?mq
* ,  
`)a|Q  
设计和优化过程由两步完成： 4>(K~v5;N  
1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 aX.BaK6I  
2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 \!-]$&,j4  
I~l_ky|a !  
8.系统模拟 L@\t] ~  
• 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 q-t%spkl  
• 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 @zS/J,:v}  
• 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。 TU?n;h#TZ  
• 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 '\{ OQH  
=-!jm? st*  
.g/!u(iy  
<vl(a*4a  
9. 初始几何光学设计的结果 :(enaHn#~  
AkW,Fp1e  
Y<;C>Rs  
F-@yH  
感兴趣的优化函数 8TYh&n=r  
• 效率满足（>95%） @16y%]Q-E#  
• 信噪比不满足（<30db） 0iSNom}m  
• 杂散光不满足（>5% <@`K^g;W  
m@nGXl'!  
@dQr^'h  
=3,<(F5Y[  
10. 后续IFTA优化后的结果 =x w:@(]{  
       g{DOQA  
07^.Z[(pCt  
T\wOGaCW  
_x5-!gK  
R@WW@ Of  
感兴趣的优化函数 ruqE]Hx9(  
• 效率满足（>95%） vasw@Uto)  
• 信噪比满足（<30db） '_g&!
zi8~  
• 杂散光满足（<5%） %/zHL?RqJ  
W9cvxsox  
11.总结 &/
EZn xl  
• VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 3>(~5  
• 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 -C^qN7Bz  
• 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 b c .Vy  
• 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。 iP7KM*ks  
• VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。