[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。 $1YnQgpT  
展示了可能的期望需求，设计，优化和一个能够生成无散斑高帽的衍射光学元件(DOE)的相位透过率函数的分析。 utv.uwfat  
qW*)]s)z  
2．模拟任务 gueCP+a_  
}tN"C 3)@  
DOE： ^)WGc/  
相位型衍射 7o3f5"z  
光束整形器 ``{xm1GK  
直径：2mmx2mm LvS`  
形状：圆形 S:wmm}XQ  
相位级次：16 8l6R.l  
=>9`qcNW_  
%VgR *  
3.建模任务：入射光场 R/=yS7@{)  
S[Et!gj:  
高斯准直激光光束的光束参数 bTJ7RqL  
L]Uy+[gg  
• 波长：632.8nm &12.
|  
• 激光光束直径（1/e2）：1mm -O\`G<s%  
YIfbcR5  
yo5|~"yZY  
b$hQB090  
4.建模任务：期望输出光场 @>?&Mw\c  
(c;$^xZK  
期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: >Gkkr{s9  
Re`= B  
• FWHM-直径：0.5mm ne%ckW?ks  
• 边缘宽度：50um ffdyDUzQ  
• 效率：>95% 8D-g%Aj-  
• 信噪比（SNR）：>30dB E8/P D  
• 杂散光：<5% Hly$ Wm  
]O^!P,l)"  
W<t,Ivg  

9i n&\  
5.设计方案 :2La,  
f -bVcWI  
• 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）。 P:=3;d{v  
• 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）。 I%
|W O*x  

}2}hH0R  
tcfUhSz,I  
|VIBSty2d  
6. 衍射光束整形器会话编辑器 t<rhrW75P  
-YD6  
• 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 ;L|%H/SH  
• 用户必须输入所需的信息 {JMFCc[  
- 入射场 tR1 kn&w  
- 期望的输出场=设计目标图样（DTP） H13|bM<  
- 系统参数 Wcbb3N$+  
- 制造条件 1Nv_;p.{  
: -OHD#>%  
|dXmg13( -  
{/N4/gu  
7.设计过程 bX8Bn0#a+  
~)ls.NXI  
%c):^;6p  
U)2\=%8  

/_v@YB!
0  
VUk2pEGO.  
设计和优化过程由两步完成： (h%!Kun  
1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 +c?1\{
M   
2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 C*=#=.~~{  
U\P ;,o  
8.系统模拟 p3&w/K{L6w  
• 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 i!9yN:m0  
• 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 a
8''t_Dp  
• 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。 qlO(z5Ak  
• 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 Zj%l (OVq  
{'T=&`&OF  
7*`cWT_X  
B[}#m'Lv  
9. 初始几何光学设计的结果 ]25 xX  
$5Jo%K%  
rfku]A$  
Q)#+S(TG  
感兴趣的优化函数 rjHL06qE  
• 效率满足（>95%） %3
!DRz  
• 信噪比不满足（<30db） q3<Pb,Z  
• 杂散光不满足（>5% l@Uo4b^4x  
g)nsP  
:_X9x{  
M:YtW5{  
10. 后续IFTA优化后的结果 BxVo
>r  
       ~RgO9p(dY  
wGr
5V!  
5ELKL#(  
!36jtKdM  
*z&m=G\  
感兴趣的优化函数 U=QfInB  
• 效率满足（>95%） ~`~mnlN  
• 信噪比满足（<30db） FwKT_XkY  
• 杂散光满足（<5%） '7Q5"M'  
[<CIh46S.  
11.总结 pC
b3^# &o  
• VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 ziPE(B  
• 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 gJz~~g'  
• 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 ~;> psNy  
• 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。 sTv;Ogs.  
• VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。