[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。 2k""/xMF'  
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。 `lq[6[n  
T_?,?  
2．模拟任务 <3aW3i/jTc  
gNo}\ lm4V  
DOE： Xc@%_6  
相位型衍射 x\XOtjJr  
光束整形器 e;)&Hc:Z  
直径：2mmx2mm v/DWy(CC  
形状：圆形 xYWg1e$k  
相位级次：16 #kDJ>r |&-  
syLpnNx=  
Dmv@ljwO  
3.建模任务：入射光场 ?f[U8S}  
0Fm,F&12  
高斯准直激光光束的光束参数 +q4AK<y-  
.1& F p  
• 波长：632.8nm e$@azi1  
• 激光光束直径（1/e2）：1mm mq~L1<f  
,;wc$-Z!8  
CpF&Vy K  
|yow(2(F@  
4.建模任务：期望输出光场 .9;wJ9Bw[  
at `\7YfQp  
期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: ? v2JuhRe  
%]i("21  
• FWHM-直径：0.5mm qy|si4IU8,  
• 边缘宽度：50um `JL&x|q o  
• 效率：>95% \a\ApD  
• 信噪比（SNR）：>30dB .FXn=4l'vV  
• 杂散光：<5% !>5!Fb=Sy  
.!hB t
R  
gkyv[  
KUqD<Jj?  
5.设计方案 BWN[>H %S  
#<|q4a{8  
• 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）。 [3QKBV1\  
• 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）。 Xz, sL  
T&`H )o  
0Bpix|mq  
B}y-zj;T  
6. 衍射光束整形器会话编辑器 $w$
4RQk3n  
RGim):1e  
• 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 m^)h/
s0A  
• 用户必须输入所需的信息 e:  
- 入射场 Ug^v ]B9  
- 期望的输出场=设计目标图样（DTP） p$cSES>r:  
- 系统参数 ( nH3  
- 制造条件 |F 18j9  
yr /p3ys  
isP4*g&%x  
)0:@
T)G  
7.设计过程 n3kYVAgF  
wz P")}[0  
}~RH!Q1  
~\z\f}w  
"K8<X  
Sgt@G=_o  
设计和优化过程由两步完成： Px)/`'D  
1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 >Cjb|f3'i}  
2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 v5 yOh5  
ZdD]l*.\i  
8.系统模拟 y^oSVj  
• 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 e>kw>%3bl9  
• 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 :h&*<!O2B`  
• 可以通过光路编辑器（Light Path Editor）的工具（Tools）按钮将这个衍射光学工具箱光路图（Diffractive Optics Toolbox LPD）转换成基本工具箱中的光路图以用于进一步的评估，如下图所示。 C9q`x2  
• 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 (Js'(tBhiU  
/L1qdkG  
~ 0x9`~  
WJ+<&6W8  
9. 初始几何光学设计的结果 &OiJJl[9  
'%>$\Lv  
K/y#hP  
'lU9*e9  
感兴趣的优化函数 IdlW[h3`[  
• 效率满足（>95%） TY,w3E_  
• 信噪比不满足（<30db） >4.{|0%ut  
• 杂散光不满足（>5% 8yH) 8:w  
+x!V;H(  
SZCFdb  
zX!zG<<K  
10. 后续IFTA优化后的结果 b "4W` A  
       tF)aNtX4^  
/R< Q~G|\  
J}coWjw`q  
@Zs}8YhC  
eD*"#O)W  
感兴趣的优化函数 AG#5_0]P~  
• 效率满足（>95%） ^z$
-NSlI  
• 信噪比满足（<30db） 1x]U&{do  
• 杂散光满足（<5%） Nvs8t%  
WZ'3
 
11.总结 %/H  
• VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 HzM^Zn57%  
• 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 w*ig[{ I  
• 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 5w`v 3o  
• 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。 PCs+` WP!M  
• VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。