[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。 =E6i1x%j  
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。 +gD)Yd  
}ii]cY  
2．模拟任务 CpP$HrQ  
]>S$R&a  
DOE： 8'g*}[  
相位型衍射 ]mJAKycE%  
光束整形器 CB{k;H  
直径：2mmx2mm [&]YVn>kj  
形状：圆形 WkU)I2oH  
相位级次：16 /KJxn6  
7Hr4yh[j&  
sP8-gkkor  
3.建模任务：入射光场 V;(*\"O  
=-1^K  
高斯准直激光光束的光束参数 7]HIE]#  
DT7-v4Zd  
• 波长：632.8nm ?`[ uh%  
• 激光光束直径（1/e2）：1mm R^Eu}?<f  
37M[9m|D*  
\ /X!tlwxh  
U~zN*2-  
4.建模任务：期望输出光场 t2-zJJf8  
t73Z3M  
期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: o._#=7|(  
fb=$<0Ocj  
• FWHM-直径：0.5mm <J_,9&\
J  
• 边缘宽度：50um <K.C?M(9  
• 效率：>95% p6eDd"Y  
• 信噪比（SNR）：>30dB }RP9%n^  
• 杂散光：<5% 5\*wX.wp  
1-Wnc'(OK  
:Ro" 0/d  
%>z8:oJ
 
5.设计方案 m*Lv,yw %a  
IkXKt8`YVA  
• 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）。 .1?i'8TF  
• 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）。 aBtfZDCfzp  
YvP"W/5  
<T2~xn  
R;-FZ@u/  
6. 衍射光束整形器会话编辑器 m=y,_Pz>U  
0 c'2rx  
• 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 DSG +TA"  
• 用户必须输入所需的信息 fM[fS?W  
- 入射场 Qc =lf$  
- 期望的输出场=设计目标图样（DTP） 17[t_T&Ak9  
- 系统参数 'hHX"\|RA  
- 制造条件 ", Rw%_  
>zx50e)  
[F-u'h< *l  
g}og@UY7#  
7.设计过程 =`.5b:e  
t:j07 ,1~  
^)P5(fJ  
<IkD=X  
D30Z9_^%:  
u9~V2>r\  
设计和优化过程由两步完成： wTAEJ{p  
1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 r L|BkN  
2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 k49n9EX  
SVEA  
8.系统模拟 lJQl$Wx^  
• 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 7/$Z7J!k  
• 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 J3}C T  
• 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。 yD id`ym  
• 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 `YU:kj<6  
]` Gz_e  
?j$8Uy$$  
SE-, 1p  
9. 初始几何光学设计的结果 NTX+7<  
yW,#&>]# |  
KdQ|$t  
kk./-G  
感兴趣的优化函数 GN"LU
>9|  
• 效率满足（>95%） Gg,k  
• 信噪比不满足（<30db） d1_*!LW$  
• 杂散光不满足（>5% ]qG5Ne_  
WD`{kq
c  
Z42Suy  
0_Z|y/I
.  
10. 后续IFTA优化后的结果 <T~fh>a  
       ZaV66Y>  
[?o vJ  
gK_[3FiKt  
]Lft^,7  
;xC~{O  
感兴趣的优化函数 %lW:8ckL  
• 效率满足（>95%）  0 9'o  
• 信噪比满足（<30db） &zDFf9w2{  
• 杂散光满足（<5%） p" W0$t.  
oa|*-nw  
11.总结 !{aA*E{  
• VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 mP+yjRw  
• 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 90k|u'ikOp  
• 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 ~g|0uO}.  
• 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。 :rc[j@|pH  
• VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。