[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。 :k3Nt5t!  
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。 *_KFW@bC:  
#F*1V(
!  
2．模拟任务 ~-dV^SO  
Nof3F/2 N&  
DOE： _x?
uU  
相位型衍射 V0%V5>  
光束整形器 g=]u^&  
直径：2mmx2mm g*F'[Z."  
形状：圆形 HS.^y x  
相位级次：16 V hk_  
)DeA}e?F  
9:!gI|C  
3.建模任务：入射光场 ]\xy\\b/`  
qpsvi.S  
高斯准直激光光束的光束参数 N @#c,,  
KrXdnY8  
• 波长：632.8nm svuq gSn  
• 激光光束直径（1/e2）：1mm Q\WC+,
_%  
Y= ]dvc  
r.T<j.\  
+Ag!?T  
4.建模任务：期望输出光场 Xu>r~^w=S  
q~59F@  
期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: PmR~c,  
Rt{B(L.?<  
• FWHM-直径：0.5mm T`9u!#mT=  
• 边缘宽度：50um ^m/oDB-  
• 效率：>95% P{5
-Mx!{&  
• 信噪比（SNR）：>30dB f_imyzP  
• 杂散光：<5% #!$GH_  
!TP@- X;  
E%'~'[Q
 
w~;I7:  
5.设计方案 `AkIK*  
(s1k$@d  
• VirtualLab Fusion的衍射光学工具箱提供不同的辅助会话的编辑器来设计光操控元件-主要是衍射光学元件（DOEs）。 .!6>oL/iF  
• 对于当前案例，我们使用衍射光束整形器会话编辑器（Diffractive Beam Shaper session editor）。 NFr:y<0>z  
eXkujjSw"  
8NU`^L:1  
^47PLLRP  
6. 衍射光束整形器会话编辑器 nD0}wiL{  
@_"9Dy Y%  
• 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 Kv@eI$t5  
• 用户必须输入所需的信息 [Cb`{  
- 入射场 )'
hH^(Yu  
- 期望的输出场=设计目标图样（DTP） $&=p+  
- 系统参数 Hi yc#-4  
- 制造条件 d7&eLLx  
GCttXAto  
"ywh9cp  
+hRmO  
7.设计过程 tdEnk.O  
&I({T`=  
$XU5??8  
%"X-&1vV  
e }*0ghKI  
Lqp8yVO  
设计和优化过程由两步完成： M^7MU}5w  
1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 +@
Ad1fJi  
2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 i,nm`Z>u  
8LI-gp\ 2  
8.系统模拟 :qvI%1cP=  
• 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 )%X;^(zKM  
• 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 oR~e#<$;  
• 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。 s3 ;DG  
• 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 KZbR3mi,  
-L3|&O_  
XG@`ZJhU6  
"0EA;S8$8  
9. 初始几何光学设计的结果 {&[9iIf  
!~ZP{IXyo  
~RBrSu)  
r{sebE\ ;  
感兴趣的优化函数 1 Vy,&[c~"  
• 效率满足（>95%） }6-ZE9H-v  
• 信噪比不满足（<30db） Dw2Q 'E  
• 杂散光不满足（>5% ^#):c`  
*<'M!iRC  
M|[ZpM+  
F=)&98^v$_  
10. 后续IFTA优化后的结果 f7hXQ
|$  
       QR> Y%4 ;h  
O%f8I'u$
 
&48_2Q"{  
d"U(`E=H9  
MDRe(rF=  
感兴趣的优化函数  UkfB^hA  
• 效率满足（>95%） 8yWoPm<A  
• 信噪比满足（<30db） )ZejQ}$  
• 杂散光满足（<5%）  %5  
J.RAmU<  
11.总结 @ 2_<,;$  
• VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 a45ss7  
• 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 gLL\F1|0x  
• 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 [WB{T3j  
• 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。 2uk x (Z  
• VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。