[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。 h:KEhj\d?  
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。 l;B  
Xwd9
-:  
2．模拟任务 YhP+{Y8t  
.d?LR
f  
DOE： r$Oa  
相位型衍射 n(
sseQ|\  
光束整形器 1R7tnR@[u  
直径：2mmx2mm ju1B._48  
形状：圆形 F'T.-lEO_d  
相位级次：16 WS%yV|e  
g|tcl
Bx  
COHook(:  
3.建模任务：入射光场 /Zxq-9   
dfh 1^G
o  
高斯准直激光光束的光束参数 FbXur-et^  
TYCjVxfu$  
• 波长：632.8nm ~y,m7%L  
• 激光光束直径（1/e2）：1mm bHQ) :W  
U.Y7]#P:  
JoD@e[(  
Lb{.}  
4.建模任务：期望输出光场 w:mm@8N  
,wngS=  
期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: {]$)dz5  
#5iy^?N"w  
• FWHM-直径：0.5mm Kq(JHB+  
• 边缘宽度：50um B&<P>AZ  
• 效率：>95% "]\3t;IT  
• 信噪比（SNR）：>30dB )"7z'ar  
• 杂散光：<5% gMp' S  
T wzpq1  
_hMFmI=r[  
7y_<BCx h  
5.设计方案 nYe:$t3F=  
"]OROJGa  
• 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）。 %pqB/  
• 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）。 +,TrJg  
Z;njSw%:  
L~RFI&b  
 ;v/un  
6. 衍射光束整形器会话编辑器 }F|B'[wn  
}7_$[r'_oI  
• 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 Xg;;< /Z  
• 用户必须输入所需的信息 ^]Z@H/]H  
- 入射场 U*,\UF  
- 期望的输出场=设计目标图样（DTP） cwzgIm+  
- 系统参数 }Yc5U,A;  
- 制造条件 e3?z^AUXm  
jmcys _N3  
+r&:c[  
NK'@.=$  
7.设计过程 ZT8LMPC  
5>ktr)]  
B{p74 >  
dGz4`1(>  
6YV"H  
@4]{ZUV  
设计和优化过程由两步完成： d24_,o\_  
1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 Kmw #Q`  
2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 0Ue~dVrM(?  
z4;@"B  
8.系统模拟 p}5413z5Z=  
• 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 L\t_zf_0  
• 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 9hh~u -8L  
• 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。 *adznd  
• 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 M?GkHJ%!  
.2s^8gO  
XVJH>Zw  
]Qa|9G,b  
9. 初始几何光学设计的结果 _O;4>  
pMAP/..+2  
sZEa8  
 nF<xJs  
感兴趣的优化函数 Dwr 9}Z-]  
• 效率满足（>95%） *u",-n  
• 信噪比不满足（<30db） %(W8WLz}  
• 杂散光不满足（>5% Rjv;[  
!IA\c(c^  
ei{tW3 H$  
/+8VW;4|I  
10. 后续IFTA优化后的结果 7upWM~H^  
       R/kJUl6HEl  
e`q*'u1?  
-GM"gkz  
|lZp5MOc  
WuFBt=%  
感兴趣的优化函数 x+;y0`oL  
• 效率满足（>95%） %g{)K)$,ui  
• 信噪比满足（<30db） 1N:~5S}s>  
• 杂散光满足（<5%） t`R{N1  
M_>kefr  
11.总结 Wq"-T.i  
• VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 `@v;QLD"d<  
• 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 hUuKkUR+Ir  
• 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 kytHOn#  
• 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。 9%"`9j~H>  
• VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。