[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。 T}Vpy`  
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。 /&as)  
6H,=S`V]EK  
2．模拟任务 _I-VWDCk  
gam#6 s  
DOE： m<"fRT!Y  
相位型衍射 >-5Gt  
光束整形器 ##FNq#F  
直径：2mmx2mm A{x 7  
形状：圆形 \R\@t]>Y  
相位级次：16 [RPAkp  
G? gXK W  
i6#]$B  
3.建模任务：入射光场 E+ 3yN\X(  
t{8v(}  
高斯准直激光光束的光束参数 )1nCw  
I#E(r>KW*  
• 波长：632.8nm i(yAmo9h  
• 激光光束直径（1/e2）：1mm 6mpg&'>  
vF
6*c  
:@%-f:iDj  
K}E7|gdG  
4.建模任务：期望输出光场 795Jwv
  
,o@~OTja*  
期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: A9l})_~i  
wYO"znd  
• FWHM-直径：0.5mm m_!vIUOz  
• 边缘宽度：50um 4[,B;7  
• 效率：>95% koEX4q  
• 信噪比（SNR）：>30dB lAn+gDP  
• 杂散光：<5% `o8{qU,*]N  
G</I%qM  
SU%rWH  
yvooM'R  
5.设计方案 >[H&k8\7n  
FL#g9U>  
• 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）。 2@R8P~^W  
• 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）。 me:|!lI7YU  
1 73<x){  
7}'A)C>J;  
x #tu  
6. 衍射光束整形器会话编辑器 !q$&JZY  
?l, X!o6  
• 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 O/Y\ps3r  
• 用户必须输入所需的信息 }xf='lE  
- 入射场 wHOlj)CZ  
- 期望的输出场=设计目标图样（DTP） =qp}p'BYe  
- 系统参数 5&<d2EG6l'  
- 制造条件 Dpdn%8+Z  
i,'Ka[6   
B]|6`UfB  
7O+Ij9+{n  
7.设计过程 Z[k#AgC)  
lbB.*oQ  
(lN;xT`=  
L`jB)wF/J  
%[Zqr;~l  
V/3 {^Fcr  
设计和优化过程由两步完成： h eE'S/  
1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 T,WKoB  
2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 ntj`+7mw  
1C0Y0{6,  
8.系统模拟 coF T2Pq  
• 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 oI_oz0nHk  
• 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 *bCi2mbm@  
• 可以通过光路编辑器（Light Path Editor）的工具（Tools）按钮将这个衍射光学工具箱光路图（Diffractive Optics Toolbox LPD）转换成基本工具箱中的光路图以用于进一步的评估，如下图所示。 9U|<q  
• 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 cXk6e.Uz  
&\1'1`N1  
DHm[8 Qp  
9u?)vR[@e  
9. 初始几何光学设计的结果 &r'{(O8$N  
/lLov.  
b|sc'eP#?  
aJ:A%+1  
感兴趣的优化函数 (VYR
!(17  
• 效率满足（>95%） Qj 6gg  
• 信噪比不满足（<30db） u/gm10<OWa  
• 杂散光不满足（>5% ptV4s=G2  
{H=oxa  
,8c dXt   
8%o~4u3  
10. 后续IFTA优化后的结果 Gr5`1`8|  
       Ky[bX  
5Noe/6  
/x  
3y
TQ  
45x,|h[F{5  
感兴趣的优化函数 ;".z[l*  
• 效率满足（>95%） Qm.z@DwFM{  
• 信噪比满足（<30db） 8To7c  
• 杂散光满足（<5%） :O9P(X*  
>vlQ|/C  
11.总结 |x &Z~y  
• VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 V~OUE]]Q  
• 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 "A%MVym."  
• 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 luW <V>  
• 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。 g-."sniP$g  
• VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。