[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。 3a_=e B  
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。 Tw{}Ht_Qq  
YKk*QcAn  
2．模拟任务 O8\dMb  
2A5R3x=\  
DOE： YaWZOuxm  
相位型衍射 9 K.
B  
光束整形器 }\s\fNSQ/  
直径：2mmx2mm cKbjW  
形状：圆形 B]""%&! O  
相位级次：16 f2abee  
l4:5(1  
2^\67@9  
3.建模任务：入射光场 ZYi."^l  
tE~OWjL  
高斯准直激光光束的光束参数 W'B=H1  
p#yq'kY  
• 波长：632.8nm >Fzs%]
M  
• 激光光束直径（1/e2）：1mm ks}J ke>  
}#0i1]n$D  
HoTg7/iK  
G1vg2'A  
4.建模任务：期望输出光场 .o._`"V  
p,)~
w1|  
期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: TH%J=1d  
lHTW e'  
• FWHM-直径：0.5mm =FB[<%  
• 边缘宽度：50um s\CZ os&  
• 效率：>95% .
/
iC  
• 信噪比（SNR）：>30dB 5vfzSJ  
• 杂散光：<5% S1!X;PP/  
Rfk8trD B  
h.~:UR*   
IO*}N"  
5.设计方案 i$[wkQ>$  
#jc+2F,+{  
• 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）。 q$<M2  
• 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）。 GmONhh(k  
aR2Vvo  
eLvbPE_  
YEbB3N
  
6. 衍射光束整形器会话编辑器 'pa>;{  
-F-RWs{yS  
• 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 =}$YZuzmU  
• 用户必须输入所需的信息 h8
ikM&fl  
- 入射场 /CE]7m,7~K  
- 期望的输出场=设计目标图样（DTP） e Qz_,vTk  
- 系统参数 &J <km  
- 制造条件 QO-R>  
~)ecQ  
$wQk
Tx  
`2B,+ytW8  
7.设计过程 <#[_S$
54  
sp2"c"_+  
:nt 7jm,  
ZSBa+3;z  
{Xc^-A[~  
z)Yk&;XC  
设计和优化过程由两步完成： Zgw;AY.R>  
1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 mr4W2Z@L  
2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 fpDx)lQ  
[\Ks+S  
8.系统模拟 =)2sehU/  
• 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 5Oa`1?C1  
• 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 T;4& ^5n  
• 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。 Nx%]dOa  
• 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 pq3W.7z;b  
iEA$`LhO\A  
[YGPcGw  
cJ}J4?  
9. 初始几何光学设计的结果 DaA9fJ7a   
FuWMVT`Y  
HFtl4P  
F7FUoew<  
感兴趣的优化函数 MM+xm{4l  
• 效率满足（>95%） go6
XUe  
• 信噪比不满足（<30db）
Ve]ufn6  
• 杂散光不满足（>5% efc<lSUR  
f>*D@TrU  
k2"DFXsv  
h~!KNF*XW  
10. 后续IFTA优化后的结果 hPb erc2  
       %gd{u\h^  
3?R56$-
+  
9*thqs3J#d  
\),DW)  
sDylSYq  
感兴趣的优化函数 s_/a1o  
• 效率满足（>95%） I3ZlKI  
• 信噪比满足（<30db） r I-A)b4  
• 杂散光满足（<5%） V!|:rwG2  
/K@_O\+;Q
 
11.总结 h^H~q<R[T  
• VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 Ojh\H  
• 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 EJ%Kr$51K  
• 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 9AA_e ~y  
• 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。 
w_>SxSS7  
• VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。