[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。 S=|@L<O  
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。 4_?7&G0(  
ts~{w;c  
2．模拟任务 clO,}Ph>  
kLSrj
\6I[  
DOE： #;KsJb)N.  
相位型衍射 ._Zt=jB  
光束整形器 {tP%epQ  
直径：2mmx2mm _"a=8a06G  
形状：圆形 )u:Q) %$t  
相位级次：16 'I}:!Z  
]3{0J  
<cN~jv-w$  
3.建模任务：入射光场 v6(E3)J7  
S56]?M|[  
高斯准直激光光束的光束参数 sN=6gCau  
F"+o@9]  
• 波长：632.8nm L:nXWz  
• 激光光束直径（1/e2）：1mm gxNL_(A  
YvL?j  
qQ[b VD\*  
nSx8E7 |V  
4.建模任务：期望输出光场 dtStTT  
Ut@RGg+f8  
期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: ?i\;:<e4  
w
*7|dZk{  
• FWHM-直径：0.5mm 2!1.E5.I  
• 边缘宽度：50um b&)5:&MI  
• 效率：>95% ;i uQ?MR3  
• 信噪比（SNR）：>30dB t0&
@h\K  
• 杂散光：<5% &n2e  
='?:z2lJ  
C]u',9,  
c,EBF\r8*  
5.设计方案 I5ss0JSl/  
)}v3q6?_  
• 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）。 -;(Q1)&  
• 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）。 '=E9En#@  
}CL"S_>1  
F t&+vS  
M5L{*>4|6  
6. 衍射光束整形器会话编辑器 4Aes#{R3v  
 %V G/  
• 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。  ,*id'=S  
• 用户必须输入所需的信息 #EO1`9f48x  
- 入射场 U%B(5cC  
- 期望的输出场=设计目标图样（DTP） M6|I6M<  
- 系统参数 x+5p1sv6  
- 制造条件 #^#Kcg  
_mE^rT  
| $^;wP  
@`"AHt  
7.设计过程 kTIYD o  
5MTgK=c  
VaZn{z  
f'(l&/4z{  
1MsWnSvzf  
D87|q4  
设计和优化过程由两步完成： &a)eJF]:!  
1. 基于几何光学进行一个初始的设计。  NW9n  
2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 Ds8 EMtS  
FyL_xu\e  
8.系统模拟 imL_lw^?  
• 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 7^TV~E#  
• 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 EpPf_ \o  
• 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。 `s#Hq\C  
• 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 /?-7Fg+,  
we7c`1E  
KU9Z"9#  
XkmQBV"  
9. 初始几何光学设计的结果 x|64l`Vp(:  
J'&#mDU  
?kw&=T!  
M[

5[N{  
感兴趣的优化函数 &p UZDjo?  
• 效率满足（>95%） Z{NC
9  
• 信噪比不满足（<30db） t=euE{c  
• 杂散光不满足（>5% 2GmpCy`L"  
<3X7T6_:@  
!G5a*8]  
;,'igdold  
10. 后续IFTA优化后的结果 ~3h-jK?
 
       hPhZUL%  
.
S\&L-{  
SF]@|  
+?D6T!
)  
Wo$%9!W  
感兴趣的优化函数 cp Ear  
• 效率满足（>95%） oT
95^y\9  
• 信噪比满足（<30db） ^cvl:HOog  
• 杂散光满足（<5%） ,"}Rg1\4t  
Rs& @4_D  
11.总结 F9q8SA#"  
• VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 p\vMc\  
• 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 /nx'Z0&+X  
• 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 -_VG;$,jE  
• 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。 tCF&OOI4`  
• VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。