[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。 r w?wi}}gn  
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。 ,PeR}E;c  
;_<~9;  
2．模拟任务 V*vQNPey  
'RjEdLrI  
DOE： `16'qc  
相位型衍射 m<CrkKfpG  
光束整形器 &Hoc`u  
直径：2mmx2mm m#_B
F#  
形状：圆形 GwX)~.i  
相位级次：16 yXNr[7  
.?Eb{W)^br  
L!}!k N:?  
3.建模任务：入射光场
wWl?c  
!0;AFv
`\  
高斯准直激光光束的光束参数 yGa0/o18!?  
F9%_@n  
• 波长：632.8nm vjEDd`jYZ  
• 激光光束直径（1/e2）：1mm 7:4c\C0  
I}
`pY3  
"N+4TfXy  
;hT3N UCA  
4.建模任务：期望输出光场 DyC*nE;  
WtOjPW  
期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: U0&myj 8L  
]IuZT  
• FWHM-直径：0.5mm f"Sp.'@  
• 边缘宽度：50um @Jd&[T27Lr  
• 效率：>95% &[G)YD  
• 信噪比（SNR）：>30dB ,rB(WKU  
• 杂散光：<5% iw)gNQ%z4  
2S8;=x}/  
}B0[S_mw  
+XWTu!  
5.设计方案 RY;V@\pRY+  
<B6md i'R  
• 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）。 LUQ.=:mBR  
• 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）。 8"h;+;  
PQaTS*0SXJ  
7y Cf3  
SeHrj&5U  
6. 衍射光束整形器会话编辑器 L^qCE-[  
13?:a[~=Y  
• 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 Xu-~j!  
• 用户必须输入所需的信息 byM%D$R  
- 入射场 /stvNIEa  
- 期望的输出场=设计目标图样（DTP） ]]|#+$ ~  
- 系统参数 d+DO}=]  
- 制造条件 gC$_yd6m L  
]L3U2H`7  
"Q@m7j)(  
\&
F4Wl>`  
7.设计过程 Kbu>U{'  
ct\msG }b:  
Y-it3q'Z  
m* 3ipI{h  
:!Ci#[g  
=%` s-[5b  
设计和优化过程由两步完成： "}()/  
1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 d9[j4q_  
2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 l%+ &V^:  
^\PRzY  
8.系统模拟 EV6R[2kl  
• 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 NfDS6i.Fqp  
• 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 x-i,v"8  
• 可以通过光路编辑器（Light Path Editor）的工具（Tools）按钮将这个衍射光学工具箱光路图（Diffractive Optics Toolbox LPD）转换成基本工具箱中的光路图以用于进一步的评估，如下图所示。 Sh#N5kgD  
• 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 V7WL Gy.,  
tav@a)  
n
n F  
?)9L($VVD  
9. 初始几何光学设计的结果 xoVd[c!   

1gK|n  
G@P;#l`(D  
y A5h^I  
感兴趣的优化函数 & %/p;::A  
• 效率满足（>95%） n[>hJ6  
• 信噪比不满足（<30db） du$lS':`  
• 杂散光不满足（>5% h1S)B|~8  
Rxdj}xy  
FWu:5fBZY  
P4B|l:  
10. 后续IFTA优化后的结果  3?D, Wu  
       +E. D:  
=mLp g4  
&en2t=a  
u^xnOVE  
'=nmdqP  
感兴趣的优化函数 Xc[ym  
• 效率满足（>95%）  +C\79,r  
• 信噪比满足（<30db） oI#TjF  
• 杂散光满足（<5%） A@o
7  
G+#bO5  
11.总结 |6^a[x3/U  
• VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 _wXT9`|3  
• 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 }h`z2%5o  
• 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 RF*>U a  
• 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。 ?5't1219  
• VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。