[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。 y%\kgWV  
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。 {cKKTDN  
5+'1 :Sa(i  
2．模拟任务 \ M8;CN  
2|Hq[c=~  
DOE： ]Z@-r  
相位型衍射 `(EY/EsY  
光束整形器 7 rOziKZ"  
直径：2mmx2mm Y:/z)"u,C  
形状：圆形 &aaXw?/zr  
相位级次：16 J(VJMS;_  
Y+sycdq  
u:3~Ius  
3.建模任务：入射光场 x\GCsVy  
c Q|nL  
高斯准直激光光束的光束参数 SI)u@3hl&w  
X4lz?Y:*  
• 波长：632.8nm 5EIh5Y EU>  
• 激光光束直径（1/e2）：1mm vz*QzVk1  
+glT5sOk  
KE`}P<K&  
try'%0}>  
4.建模任务：期望输出光场 ^N _kiSr  
uMtq4.  
期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: u!];RHOp|  
|#Bz&T  
• FWHM-直径：0.5mm vZmM=hW~  
• 边缘宽度：50um #7+oM8b  
• 效率：>95% xg k~y,F  
• 信噪比（SNR）：>30dB f3]Z22Yq  
• 杂散光：<5% |[;9$V
n  
dQQh$*IL?{  
/Zap'S/  
<V#9a83JP  
5.设计方案 R~iJ5@[  
VChNDHiH  
• 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）。 u1xCn\  
• 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）。
N2vSJ\u  
F??})YX  
De@GNN"-  
/\V-1 7-  
6. 衍射光束整形器会话编辑器 K>Dn#"{Y  
#!l\.:h%  
• 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 B>WAlmPA  
• 用户必须输入所需的信息 ;"$Wfy  
- 入射场 *Fb]lM7D  
- 期望的输出场=设计目标图样（DTP） j BS$xW  
- 系统参数 }9<pLk  
- 制造条件 Pk!RgoWF  
D |kdk;Xv  
]*|+06  
) gbns'Z<  
7.设计过程 $'}rBPA/  
> L_kSC?  
c!vtQ<h-  
ZgK[,<2  
DJvmwFx  
^pruQp1X  
设计和优化过程由两步完成： N"1o> !  
1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 S=B?bD_,c  
2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 ul$k xc=N  
$L7Z_JD5  
8.系统模拟 \ :To\6\Ri  
• 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 F_.rLgGY  
• 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 n@xC?D:t*  
• 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。 u0 myB/`  
• 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 ^)oBa=jL4  
Vea2 oQq  

9.u}<m  
*:S_v.Y3"  
9. 初始几何光学设计的结果 =?]H`T:  
"159Q  
 |Hx#Uk#  
0M=A,`qk  
感兴趣的优化函数 D1hy:KkAv]  
• 效率满足（>95%） ]!CMo+  
• 信噪比不满足（<30db） oGt,^!V1  
• 杂散光不满足（>5% pGz 5!d  
)E9[=4+*C$  
'u@,,FFz[K  
IAy
yRl\  
10. 后续IFTA优化后的结果 kNq>{dNRx  
       NULew]:5  
jN))|eD0x  
[g)HoR=&  
by07l5
 
t5O '7x  
感兴趣的优化函数 XhEZTg;  
• 效率满足（>95%） B&:9uPRzZ  
• 信噪比满足（<30db） 6Qtyv  
• 杂散光满足（<5%） O2xbHn4  
`1Ui  
11.总结 NM FgCL  
• VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 dfy]w4ETB  
• 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 <pA%|]  
• 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 x[u4>f  
• 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。 Me;XG?`  
• VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。