[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。 ! h7?Ap  
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。 r}>8FE9S'H  
Q/'jwyj_  
2．模拟任务 v
sc)EM ]  
Y*0AS|r!  
DOE： c^$_epc*  
相位型衍射 j>f  
光束整形器 GG0l\!2)  
直径：2mmx2mm R+vago:  
形状：圆形 jI})\5<R  
相位级次：16 h/`]=kCl  
/SDN7M]m!  
^5j+O.zgN  
3.建模任务：入射光场 -E, d)O`;$  
PvW {g5)S  
高斯准直激光光束的光束参数 s|*0cK!K^  
N|t!G^rP  
• 波长：632.8nm 5P=3.Mk  
• 激光光束直径（1/e2）：1mm Cq mtO?vne  
5]_m\zn=  
M*XAyo4fI  
y.h2hv]Bc  
4.建模任务：期望输出光场 zx<:1nF,]  
9g%1^$R  
期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: ybsQ[9_36  
U$zd3a_(  
• FWHM-直径：0.5mm GWb=X cx  
• 边缘宽度：50um  UZJ^e$N  
• 效率：>95% $;GH -+  
• 信噪比（SNR）：>30dB |qUi9#NUo  
• 杂散光：<5% u@ MUcW  
T!![7Rs  
7 'T3Wc  
DxuT23. (  
5.设计方案 Uk@du7P1k  
>4n\  
• VirtualLab Fusion的衍射光学工具箱提供不同的辅助会话的编辑器来设计光操控元件-主要是衍射光学元件（DOEs）。 BQ8vg8e]B  
• 对于当前案例，我们使用衍射光束整形器会话编辑器（Diffractive Beam Shaper session editor）。 (<bYoWrK#  
].AAHu5  
R-2NJ0F7  
zG IxmJ.  
6. 衍射光束整形器会话编辑器 ZLP)i;A
z  
b'x26wT?  
• 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 Oy(fh%k#  
• 用户必须输入所需的信息 3C[#_&_l  
- 入射场 SX/E@vYb  
- 期望的输出场=设计目标图样（DTP） l\f /(&,  
- 系统参数 oRDqN]  
- 制造条件 &A/k{(.XP  
%XF>k)  
"2l$}G  

V{A_\  
7.设计过程 kZb #k#  
RA];hQI?  
{J&[JA\  
-BV8,1  
JxP&znng  
rXh*nC  
设计和优化过程由两步完成： {[I]pm~n  
1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 Py@/\V  
2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 `jHbA#sO  
:P
'M|U  
8.系统模拟 G'#f*) f  
• 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 0Dt-!Q7  
• 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 }Quk
n  
• 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。 7.mYzl-F(  
• 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 =Ch^;Wyt  
DXI{ jalL  
" ""k}M2A  
mz>GbImVD~  
9. 初始几何光学设计的结果 
ur$=%3vM  
5^5hhm4  
5eLm  
E4QLXx6Wa&  
感兴趣的优化函数 iNCT(N~.  
• 效率满足（>95%） TCWt3\  
• 信噪比不满足（<30db） 6 l,8ev  
• 杂散光不满足（>5% 5+DId7d'n  
6*&$ha}X  
u
7/]Go44  
PDgd'y  
10. 后续IFTA优化后的结果 M\_IQj  
       f1$'av
 
-HU4Ow  
o#K*-jOfiH  
^TZ`1:oL#  
XN&cM,   
感兴趣的优化函数 ~K/_51O'  
• 效率满足（>95%） Oq9
E$0JW  
• 信噪比满足（<30db） wJc`^gj  
• 杂散光满足（<5%） =]fOQN`  
=91wC  
11.总结 R>D
[I.  
• VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 9;7|MPbR  
• 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 Zmc"  
• 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 HO_!/4hrU  
• 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。 ucYweXsO3  
• VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。