[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。 w$JvB
5O  
展示了可能的期望需求，设计，优化和一个能够生成无散斑高帽的衍射光学元件(DOE)的相位透过率函数的分析。 Ua!aaq&  
D!7`CH+  
2．模拟任务 J:V?EE,\-  
RX/hz|  
DOE： oudxm[/U  
相位型衍射 bygx]RC[  
光束整形器 U&O: _>~  
直径：2mmx2mm )1X#*mCxk  
形状：圆形 E>l~-PaZY  
相位级次：16 98^V4maR:  
13taFVdU  
v:H$<~)E|  
3.建模任务：入射光场 #%DE;  
s[UHe{^T  
高斯准直激光光束的光束参数 (o`{uj{
!  
;*MLRXq  
• 波长：632.8nm eM8}
X[  
• 激光光束直径（1/e2）：1mm #U14-
^7  
X&kp;W  
om1eQp0N  
K6R.@BMN  
4.建模任务：期望输出光场 vN;mPd~g  
=>-Rnc@  
期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: F6z%VWU  
~@}Bi@*  
• FWHM-直径：0.5mm a\r\PBi  
• 边缘宽度：50um M3.do^ss  
• 效率：>95% Ofs<EQ
 
• 信噪比（SNR）：>30dB wb0L.'jyR)  
• 杂散光：<5% {;2PL^i  
=i[\-  
a|X a3E  
Hj}K{20  
5.设计方案
@{25xTt  
B6={&7U2  
• 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）。 $` ""  
• 对于当前案例，我们使用衍射光束整形器会话编辑器（Diffractive Beam Shaper session editor）。 ff^=Ruf$  
~sh`r{
0  
#{;k{~;PF  
'tH_p  
6. 衍射光束整形器会话编辑器 H*}y^)x  
m^zUmrj[  
• 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 NCDvobYJ  
• 用户必须输入所需的信息 |!4K!_y  
- 入射场 +{oG|r3L  
- 期望的输出场=设计目标图样（DTP） z:wutqru  
- 系统参数 wfH^<jY)E  
- 制造条件 iUN Ib
 
" )1V]}+m  
K|[*t~59  
H:V2[y8\  
7.设计过程 GB=X5<;  
%lGl,me H  
@J/K-.r  
1ukTA@Rj&  
eceP0x  
{ttysQ-  
设计和优化过程由两步完成： yd d7I&$  
1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 JkbQyn  
2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 =%TWX[w  
.[I
Cx  
8.系统模拟 D9H?:pmv?  
• 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 YIG~MP  
• 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 m+]K;}.}R  
• 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。 V@g'#={r  
• 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 cQ R]le%(  
VAHh~Q6 ;e  
a.k.n<  
b gK}-EU  
9. 初始几何光学设计的结果 s Z].8.  
QTk}h_<u  
VY7[)  
Yi.N&&o  
感兴趣的优化函数 I&x=;   
• 效率满足（>95%） Mh]Gw(?w  
• 信噪比不满足（<30db） inMA:x}cF1  
• 杂散光不满足（>5% fHx*e'eA  
n{argI8wF  
x??+~$}\*-  
t.i 8 2Q  
10. 后续IFTA优化后的结果 f.KN-f8<F  
       Ng2twfSl$  
pmyXLT  
r@H /kD  
&]|?o_p3W  
#lL^?|M  
感兴趣的优化函数 @@Kp67Iv  
• 效率满足（>95%） 3YOq2pW72G  
• 信噪比满足（<30db） KPKt^C  
• 杂散光满足（<5%） 2} /aFR  
V]lLw)  
11.总结 NJWA3zz   
• VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 ];[}:
f  
• 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 7x|9n  
• 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 g}k`o!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。 E Nhl&J  
• VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。