[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。 |j53'>N[  
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。 j|gv0SI_ w  
Dv?'(.z  
2．模拟任务 Z#YkAQHv5  
z)"7qqA  
DOE： N+)4]ir>  
相位型衍射 flp<QT  
光束整形器 &\8.y2=9p  
直径：2mmx2mm 9{@#tx  
形状：圆形 ""l_&3oz  
相位级次：16 bA\TuB  
Q>[*Y/`I  
9'F-D  
3.建模任务：入射光场 )iadu  
qR0V\OtgY~  
高斯准直激光光束的光束参数 6#VG,'e3  

.b>1u3  
• 波长：632.8nm +F q`I2l|  
• 激光光束直径（1/e2）：1mm _KiaeVE  
9frP`4<)  
q+2yp&zF  
HpXMPHd  
4.建模任务：期望输出光场 ?z0f5<dL  
) ?rJKr[`  
期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: yZ3/Ia>,  
Srj%6rgsB  
• FWHM-直径：0.5mm .{ ^4I  
• 边缘宽度：50um ']^e,9=Q  
• 效率：>95% Ry*NRP;  
• 信噪比（SNR）：>30dB x][vd^iW  
• 杂散光：<5% n's3!HQY[  
k+S+: 5  
%98F>wl  
`EVTlq@<  
5.设计方案 <K!5N&vh  
M iIH&z  
• 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）。 r4caIV  
• 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）。
P{mV  
E 5}T_~-{  
eCdx(4(\a  
G?12?
2  
6. 衍射光束整形器会话编辑器 D.xN_NK"  
<b"ynoM.
A  
• 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 )k0e}  
• 用户必须输入所需的信息 i.2O~30ST  
- 入射场 7r?O(0>  
- 期望的输出场=设计目标图样（DTP） lM Gz"cym  
- 系统参数 Kv"e\ E  
- 制造条件 w~M5)

b  
ep<Ad  
0?l|A1I%  
%~P]x7%|  
7.设计过程 RGYky3mQK  
g6EdCG.V  
'"QC^Joz  
{"8\~r&b  
d}tn/Eu?B  
=" K;3a`GI  
设计和优化过程由两步完成： uHBX}WH  
1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 WpC@nz?  
2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 >1:s.[&  
:xZ/c\  
8.系统模拟 (u85$
_C  
• 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 !e6;@*  
• 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 _=B(jJZ  
• 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;615p1  
• 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 6"WR}S0o  
` _()R`=  
VBR@f<2L  
nk9hQRP? 8  
9. 初始几何光学设计的结果 >`= '~y8  
o1"U'y-9V  
y=YD4m2W  
g.f!Uc{  
感兴趣的优化函数 gwQL9 UYx  
• 效率满足（>95%） @]tFRV  
• 信噪比不满足（<30db） VA
4vAF  
• 杂散光不满足（>5% ]7zDdI|  
K2nq2Gbn  
R?1;'pvpa[  
N^q*lV#kob  
10. 后续IFTA优化后的结果 7M}T^LC  
       : QSlctW  
G,>tC`!  
l0Jpf9Aue  
f[ GH  
_Pa(5-S'KR  
感兴趣的优化函数 FB@c +*1  
• 效率满足（>95%） @Qd6a:-6  
• 信噪比满足（<30db） JI )
+  
• 杂散光满足（<5%） #QZg{  
-"Lia!Q]M  
11.总结 :Y
y+%  
• VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 S+|aCRS  
• 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 Yg/e8Q2  
• 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 O(,Ezyx  
• 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。 &bh?jW  
• VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。