[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。 $4)L~g|  
展示了可能的期望需求，设计，优化和一个能够生成无散斑高帽的衍射光学元件(DOE)的相位透过率函数的分析。 ({!H()  
#)[.Xz:U  
2．模拟任务 ]?oJxW.  
IXm[c@5l  
DOE： oj)(.X<8N  
相位型衍射 N`N?1!fM<}  
光束整形器 I'p+9H$  
直径：2mmx2mm DxpJP,wY3  
形状：圆形 PDC
b(5  
相位级次：16 |k%1mE(+=s  
x7`+T1IJ  
uZ>q$ F  
3.建模任务：入射光场 &}pF6eIar  
Km,o+9?1gF  
高斯准直激光光束的光束参数 u7Ix7`
V  
`Lavjmfr2V  
• 波长：632.8nm T0)b
njm  
• 激光光束直径（1/e2）：1mm 8pftc)k  
'd&4MA0X  
^W@%(,xb  
BF;}9QebmS  
4.建模任务：期望输出光场 Y5;afU='  
aIrM-c8.O  
期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: FH$q,BI!R  
u4m8^fj+T  
• FWHM-直径：0.5mm >kmgYWG  
• 边缘宽度：50um uGqeT#dP  
• 效率：>95% !"Q%I#8uh  
• 信噪比（SNR）：>30dB )& Oxp&x  
• 杂散光：<5% |JHNFs  
NJ-Ji> w  
B'`25u_e<  
$N;J)  
5.设计方案 4m"0R\  
n"D` =  
• VirtualLab Fusion的衍射光学工具箱提供不同的辅助会话的编辑器来设计光操控元件-主要是衍射光学元件（DOEs）。 Q4a7g$^  
• 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）。 "+wkruC  
UL>2gl4s/  
MuP>#Vk  
OJJ [Er1  
6. 衍射光束整形器会话编辑器 yG7H>LF?8  
">eled)O  
• 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 T]zD+/=  
• 用户必须输入所需的信息 B$x@I\(M  
- 入射场 4>vO9q  
- 期望的输出场=设计目标图样（DTP） |0}7/^  
- 系统参数 (6:.u.b  
- 制造条件 v>Kh5H5e~  
3(,m(+J[S  
HpfZgkC+  
-;&I
S  
7.设计过程 S4{vS?>j  
z/f._Z
(  
lBs-u h  
&NoA, `|7  
%Q &']  
o$+R
  
设计和优化过程由两步完成： q1x[hv3 pP  
1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 j2u'5kJ G  
2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 Unt
FkoO  
Dc$q0|N=z  
8.系统模拟 6-TYOUm  
• 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 Dykh|"  
• 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 W;UPA~nT~  
• 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。 Y&U-d{"  
• 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 Kl%[fjI)  
l5&5VC)  
=N{?ll6x7g  
YGLq
~A  
9. 初始几何光学设计的结果 8#Z)qQWi_t  
KB :JVK^<  
E QU@';~8  
/HhA2 (g%  
感兴趣的优化函数 ort*Ux)  
• 效率满足（>95%） }5(_gYr  
• 信噪比不满足（<30db） X{,mj"(w  
• 杂散光不满足（>5% "RK"Pn+  
-Fn/=  
V4ePYud;^  
.PVYYhrt
 
10. 后续IFTA优化后的结果 gT$WG$^i  
       W)/f5[L  
d v[.u{#tP  
*GBV[D[G,  
O TlqJ  
:f39)g5>  
感兴趣的优化函数 )e`9U.C  
• 效率满足（>95%） r0lI&25
w  
• 信噪比满足（<30db） 7qO
kv1.}0  
• 杂散光满足（<5%） wbKJ:eWgt  
eaDZ^Z Er  
11.总结 %H"  
• VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 Fs $FR-x  
• 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 fx(8 o+  
• 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 { >izfG,\  
• 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。 S|k@D2k=  
• VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。