[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。 5v >0$Y{  
展示了可能的期望需求，设计，优化和一个能够生成无散斑高帽的衍射光学元件(DOE)的相位透过率函数的分析。 dtD)VNkBZ  
ByqB4Hv2  
2．模拟任务 scZdDbL6+  
| #Z+s-  
DOE：
IhoV80b  
相位型衍射 SEu1M}+E  
光束整形器 `"`/_al^  
直径：2mmx2mm \Jq$!foYx  
形状：圆形 0~ !).f  
相位级次：16 xXkP(^ Y  
fn(< <FA)  
+ExXhT  
3.建模任务：入射光场 y;aZMT.YI  
mhU ?
N  
高斯准直激光光束的光束参数 j:ze5FA+  
{6d)|';%  
• 波长：632.8nm TN!8J=sx.  
• 激光光束直径（1/e2）：1mm .;nU" a3'  
qYjR  
2 u:w  
BSU%.tmI  
4.建模任务：期望输出光场  &ig6\&1  
1o5n1 A  
期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: j_YpkKhen  
\[u7y. b  
• FWHM-直径：0.5mm %N``EnF2  
• 边缘宽度：50um lAYyxG#  
• 效率：>95% |Rk9W  
• 信噪比（SNR）：>30dB g+'=#NS}  
• 杂散光：<5% za$v I?ux  
!Q(xA,p  
Lso4ZZ;  
YB?yi( "yL  
5.设计方案 n~`1KC4  
jFAnhbbCE  
• 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）。 Ed6k7  
• 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）。 rZ[}vU/H`  
nKxu8YAJe  
e0rh~@E  
>|[ l?`  
6. 衍射光束整形器会话编辑器 %2)B.qTp&  
9&]g2iT P  
• 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 Z]VmTB  
• 用户必须输入所需的信息 R1A|g=kF  
- 入射场 uUy~
$>V  
- 期望的输出场=设计目标图样（DTP） Ky:y1\K1^K  
- 系统参数 ~%.<rc0  
- 制造条件 uKOs
YN%D  
&:Mk^DH5  
xhq-$"B  
5SOl:{A+  
7.设计过程 p>9-Ga  
T-.Q  
.eZsKc-@  
`
?M?WaP  
}fqz8'E9  
>v\t> [9t  
设计和优化过程由两步完成： uu5L9.i9  
1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 (j>a?dKDS  
2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 
a8Va3Y  
ph5rS<  
8.系统模拟 nogdOGo  
• 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 S8_>Lw  
• 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 +c+i~5B4  
• 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。 S!Z2aFj  
• 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 0<^!<i(%  
e"I+5r",  
cJ^:b4j  
* |dz.Tr  
9. 初始几何光学设计的结果 PjxZ3O  
!=/w
psH  
$27QY  
q eW{Cl~  
感兴趣的优化函数 [v%j?  
• 效率满足（>95%） kuX{2h*`  
• 信噪比不满足（<30db） /O*4/  
• 杂散光不满足（>5% &xgKHbg  
8*$HS.Db'  
1Uy'TEk  
x@aWvrL  
10. 后续IFTA优化后的结果 iCZuE:I1K,  
       $F#eD0|  
jeu|9{iTVu  
,SZYZ 25  
|mS-<e8LY4  
@,\J\ rb  
感兴趣的优化函数 C2a2K={  
• 效率满足（>95%） 7kT&}`g.  
• 信噪比满足（<30db） p)k5Uh"  
• 杂散光满足（<5%） QT<\E`v  
*y
dh.R<hb  
11.总结 q4xP<b^  
• VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 R?Ou=p .  
• 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 zn3]vU!  
• 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 azC
od1aL{  
• 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。 ,qz:(Nr  
• VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。