[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。 Bag#An1  
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。 .bE,Q9:  
;i9CQ0e?  
2．模拟任务 "7HB3?2>W  
'!R,)5l0h  
DOE： x}{VHp`|ld  
相位型衍射 Pio^5jhB6  
光束整形器 AJT0)FCpR  
直径：2mmx2mm 0U>Q<I}  
形状：圆形 R%%`wmG)"  
相位级次：16 qC)VT
3  
k3 l  
mw[4<vfB0a  
3.建模任务：入射光场 mV,R0olF  
o(P:f)B  
高斯准直激光光束的光束参数 @m V C  
vrzX%'  
• 波长：632.8nm #E9['JnZ
 
• 激光光束直径（1/e2）：1mm f[b YjIX  
Y9;Mey*oW  
Q(UGwd1  
{0 ~0  
4.建模任务：期望输出光场 PAHlj,n)  
9$&e~^&B  
期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: j;)g+9`  
"NU".q  
• FWHM-直径：0.5mm D,\=zX;  
• 边缘宽度：50um d 4]%Wdvf  
• 效率：>95% $VWzv4^:  
• 信噪比（SNR）：>30dB ImY.HB^&  
• 杂散光：<5% ^d80\PXz  
]ufW61W6Ci  
PQ}%}S7:  
/BM1AV{s6  
5.设计方案 ?Z>.G{Wm@  
2HXKz7da  
• VirtualLab Fusion的衍射光学工具箱提供不同的辅助会话的编辑器来设计光操控元件-主要是衍射光学元件（DOEs）。 4Umsc>yfK  
• 对于当前案例，我们使用衍射光束整形器会话编辑器（Diffractive Beam Shaper session editor）。 Net)l@IB]  
[+g@@\X4  
5vft}f  
hXm}
d\  
6. 衍射光束整形器会话编辑器 8%<`$`FyU  
|*KS<iHr%  
• 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 /w M  
• 用户必须输入所需的信息 DYlvxF`  
- 入射场 NRisr  
- 期望的输出场=设计目标图样（DTP） jJ!-hg4?]  
- 系统参数 xGfDz*t  
- 制造条件 PuCDsojclh  

_}OJPahw  
]<gCq/V#  
H
hmVV"g  
7.设计过程 =`~Z@IbdI  
"F$o!Vk  
=nx:GT3&[  
S9R]Zl7{-  
F,M"/hnPT  
drKjLo[y  
设计和优化过程由两步完成： K;p<f{PE  
1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 1/ pA/UVO  
2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 
^}Qj
}  
&3Z. #*  
8.系统模拟 H:-A; f!Z  
• 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 pP* ~ =?  
• 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 ej%;%`C-  
• 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。 Hpi%9SAM  
• 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 VS|("**  
Zknewv*sS4  
1@^Ek8C  
/
%YiZ#  
9. 初始几何光学设计的结果 $i:||L^8p  
+Y)#yGUn  
HCG@#W<wc  
:e]9T3Q  
感兴趣的优化函数 0[:9 Hb6  
• 效率满足（>95%） ml.;wB|  
• 信噪比不满足（<30db） y168K[p  
• 杂散光不满足（>5% x}&a{;  
<D!c ~*[  
T5Sg2a1&  
P:(EU s}0  
10. 后续IFTA优化后的结果 
&.Latx  
       58&{5YpS  
B9e.-Xaf  
:vK(LU0K  
ZP6x  
)W]>\=@Y  
感兴趣的优化函数 9G#8%[W  
• 效率满足（>95%） #_?TIY:h  
• 信噪比满足（<30db） +Cf0Y2*@hM  
• 杂散光满足（<5%） - LiPHHX<  
?Z Rkn+;  
11.总结 Fkcx+
d  
• VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 .3a:n\tY  
• 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 kxm:g)`=[  
• 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 %e Sm&`  
• 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。 e)HhnN@  
• VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。