[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。 {=-\|(Bx  
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。 {aJJ`t  
:`2=@.  
2．模拟任务 *`
Yv.=cd  
g9WGkHF  
DOE： 1,~SS  
相位型衍射 ~JDnKo  
光束整形器 Bk\Gj`"7  
直径：2mmx2mm mzc 4/<th  
形状：圆形 k{$ ao  
相位级次：16 aKJQm'9Ks  
1`9xIm*9w  
]mXLg:3B  
3.建模任务：入射光场 BC;:  
M7+h(\H]2  
高斯准直激光光束的光束参数 o9S+6@  
-cm$[,b6  
• 波长：632.8nm u% n*gcY  
• 激光光束直径（1/e2）：1mm /?1nHBYPM  
G
kxj?)`  
\3jW~FV  
z.VyRBi0  
4.建模任务：期望输出光场 4T<Lgb  
dG71*)<)t  
期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: 8Bq!4uq\5|  
[j:[  
• FWHM-直径：0.5mm m&iH2|  
• 边缘宽度：50um aCxE5
$~$  
• 效率：>95% (%:>T Q(  
• 信噪比（SNR）：>30dB T,OwM\`.X{  
• 杂散光：<5% 4r0b)Y&I  
<ExZ:ip  
F5qFYL;  
\yGsr Bl  
5.设计方案 c9nH}/I_  
~|AwN [  
• 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）。 awUx=%ERtA  
• 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）。 *8tI*Pus  
79yd&5#e?  
=FT98H2*|  
fn/7wO$!  
6. 衍射光束整形器会话编辑器 S"hTE7`  
tDCw-  
• 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 d@3
}U6,  
• 用户必须输入所需的信息 EK$Kee}~
 
- 入射场 `O8b1-1q~  
- 期望的输出场=设计目标图样（DTP） :aIN9;  
- 系统参数 ,*@AX>  
- 制造条件 ?P7]u>H  
gxGrspqg  
Q!FLR>8  
UP{j5gR:_  
7.设计过程 M8b4NF_&  
Zf>^4_x3P  
rBN)a"  
^:jN3@Q%  
io3yLIy,  
L~^*u_U]  
设计和优化过程由两步完成： <_./SC  
1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 tB'V  
2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 oiX"Lz{  
Q\3 Z|%  
8.系统模拟 U\?g*  
• 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 !"TZ:"VZU  
• 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 9OfFM9(:  
• 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。 -n? g~(/
P  
• 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 :` $@}GI  
:b,^J&~/)1  
Zzl,gy70  
M'1!<a-Mp  
9. 初始几何光学设计的结果 S|GWcSg  
;bX4(CMe &  
+tN&a  
e[t<<u3"  
感兴趣的优化函数 O8N[Jl  
• 效率满足（>95%） ~H}en6Rc  
• 信噪比不满足（<30db） d=]U_+  
• 杂散光不满足（>5% ]> Y/r-!  
qYp$fmj  
KIVH!2q;  
w h$jr{  
10. 后续IFTA优化后的结果 ,goBq3[%?  
       I}Xg&-L  
RX2{g^V7  
/MOnNnV  
!=*.$4  
Cv=GZGn-  
感兴趣的优化函数 ! qJI'+_  
• 效率满足（>95%） [Id}4[={e  
• 信噪比满足（<30db） ^`qPs/b  
• 杂散光满足（<5%） .]}N55M  
i`OrMzL  
11.总结 G(1 K9{i$  
• VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 (w2= 2$  
• 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 \`,xgC9K  
• 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 (5uJZ!m  
• 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。 u:`y]  
• VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。