[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。 !F7:i  
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。 }ND'0*#  
RvW.@#EH0  
2．模拟任务 LK+felL  
detLjlE  
DOE： 4<}A]BQVkJ  
相位型衍射 &jm[4'$ *z  
光束整形器 ?}sOG?{  
直径：2mmx2mm CEqZ:c  
形状：圆形 treXOC9^B8  
相位级次：16 <]Y[XI(kr  
"{( [!  
Gah lS*W  
3.建模任务：入射光场 kp`0erJqw  
Y:pRcO.4g  
高斯准直激光光束的光束参数 @ER1zKK?  
Jz$>k$!UD  
• 波长：632.8nm RWikJ   
• 激光光束直径（1/e2）：1mm |s|/]aD}o  
K-4tdC3  
v@_in(dk  
Mi74Xl i  
4.建模任务：期望输出光场 ,qy&|4Jz  
uaxB -PZ  
期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: ^saM$e^c:  
'v`_Ii|-  
• FWHM-直径：0.5mm F^rl$#pCS  
• 边缘宽度：50um x,1=D~L}  
• 效率：>95% S=O$JP79  
• 信噪比（SNR）：>30dB wLMvC{5  
• 杂散光：<5% $L&BT 0  
f)^t')  
evOb  
U**)H_S/~  
5.设计方案 Z| L2oce  
mV zu~xym  
• 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）。 $ !5f"<FCB  
• 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）。 a#QByP  
{^wdJZ~QLK  
h,]+>`b  
T} 8CfG_j  
6. 衍射光束整形器会话编辑器 o?dR\cxj  
P)IjL&[  
• 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 W5I=X]&  
• 用户必须输入所需的信息 !KDr`CV&  
- 入射场 5_aw.s>  
- 期望的输出场=设计目标图样（DTP） 6ZksqdP8  
- 系统参数 :;
T
YL[  
- 制造条件 H),RA]S  
]ymC3LV]  
~04[KG  
`[@VxGy_  
7.设计过程 4NUNOv`[{  
d h?dO`  
w, 7Cr  
ue9h   
yoW> BX  
WRM$DA  
设计和优化过程由两步完成： Ky6+~>  
1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 7@~QkTH~y  
2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 /.v_N%*-v  
1p=&WM  
8.系统模拟 I-{^[pp  
• 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 %/%gMRXG2  
• 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 <Wf0QO,  
• 可以通过光路编辑器（Light Path Editor）的工具（Tools）按钮将这个衍射光学工具箱光路图（Diffractive Optics Toolbox LPD）转换成基本工具箱中的光路图以用于进一步的评估，如下图所示。 G"C;A`6  
• 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 LYNZP4(R  
s7M}NA 0  
['t8C  
sMX$Q45e  
9. 初始几何光学设计的结果 ]b)!YPo  
U2UyN9:6F  
0Jg+sUs{  
4y>(RrVG  
感兴趣的优化函数 P4[]qbfd,  
• 效率满足（>95%） BPiiexTV9  
• 信噪比不满足（<30db） QES^^PQe:  
• 杂散光不满足（>5% U1kh-8  :  
lG 8dI\`  
1b+h>.gWar  
F-tFet  
10. 后续IFTA优化后的结果 uAT/6@  
       |Q6h/"2  
%GVN4y&  
sL8>GtVo  
l_b_-p  
e3pnk =u  
感兴趣的优化函数 #@q1Ko!NZ  
• 效率满足（>95%） \H[Yyp4  
• 信噪比满足（<30db） (QKsB3X  
• 杂散光满足（<5%） :fW.-^"VP  
*F..ZS'$[  
11.总结 vgN@~Xa  
• VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 ?#i|>MRR>  
• 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 >'.[G:b  
• 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 dXDXRY.FMQ  
• 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。 +9jivOmK  
• VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。