[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。 Rxl/)H[Lc"  
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 4Sa,ZL  
c1}i|7/XSi  
2．模拟任务 \o<&s{6L  
.gs:.X)TG9  
DOE： ;9)A+bD]  
相位型衍射 }:1*@7eR  
光束整形器 HzZ.q2Zz%  
直径：2mmx2mm jm&PGZ#n=R  
形状：圆形 5fuYva >Ik  
相位级次：16 Xp?WoC N  
TFYp=xK(  
gI{56Z  
3.建模任务：入射光场 "Ax#x  
&]jCoBj+_  
高斯准直激光光束的光束参数  XM<  
M|IgG:a;T  
• 波长：632.8nm dhmrh5Uf  
• 激光光束直径（1/e2）：1mm v])R6-T-  
I7?s+vyds  
QB6. o6  
e?\34F  
4.建模任务：期望输出光场 y2:Bv2}  
\$Aw[ 5&t  
期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: .Dt.7G  
aB)G!Rm&  
• FWHM-直径：0.5mm o0#zk  
• 边缘宽度：50um QR(j7>+J^  
• 效率：>95% U{PFeR,Uk  
• 信噪比（SNR）：>30dB b0h>q$b  
• 杂散光：<5% ^#&PTq>  
Bt(U,nFB  
WlRaD%Q  
G[s/M\l  
5.设计方案 yCZ[z A  
E#/vgm=W;  
• VirtualLab Fusion的衍射光学工具箱提供不同的辅助会话的编辑器来设计光操控元件-主要是衍射光学元件（DOEs）。 &n9srs  
• 对于当前案例，我们使用衍射光束整形器会话编辑器（Diffractive Beam Shaper session editor）。 eGi|S'L'  
jGFDj"Y  
.7r$jmuFs  
;;<[_gp,E  
6. 衍射光束整形器会话编辑器 8rM1kOCf  
;0;5+ J7  
• 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 O^<\]_l  
• 用户必须输入所需的信息 2X|nPhNi  
- 入射场 P/ 7aj:h~P  
- 期望的输出场=设计目标图样（DTP） fp'%lbk=  
- 系统参数 U'Fc\M5l/l  
- 制造条件 #b+>O+vx8  
A}z1~Z+  
28=L9q   
4KZ)`KPE  
7.设计过程 GdtR /1  
m"tke'a  
CV7%ud]E  
pb}4{]sI  
;BjJ<?^{  
A]AM|2
D  
设计和优化过程由两步完成： CpdQ]Ai[
 
1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 kf2e-)uUs  
2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 ]R6Z(^XT,E  
<7yn:  
8.系统模拟 vC_O!2E  
• 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 "7_qB8\  
• 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 73tWeZ8rvx  
• 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。 gfmaO]  
• 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 8b:\@]g$  
5 @61=Au  
jS'hs>Ot  
V9<CeTl'  
9. 初始几何光学设计的结果 iB
Px97a  
<]kifiN#  
;+4X<)y*>  
QE%|8UFY  
感兴趣的优化函数 B)L;ja  
• 效率满足（>95%） \|q.M0  
• 信噪比不满足（<30db） HP*AN@>Kw  
• 杂散光不满足（>5% A
lQ  
SWM6+i p  
}doJ=lc  
M}W};~V2ng  
10. 后续IFTA优化后的结果 N~@VZbS(6  
       ky98Bz%  
>"z&KZKI  
>5}jM5$  
b=j]tb,  
x8wal[6  
感兴趣的优化函数 =| M[JPr  
• 效率满足（>95%） BdZO$ALXL  
• 信噪比满足（<30db） )
XAD#GYM  
• 杂散光满足（<5%） Il9pL~u  
13:0%IO  
11.总结 Al(u|LbQ  
• VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 ewb/Z[4  
• 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 fG\]&LFBU  
• 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 |xQq+e}l<  
• 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。 9QryW\6.@z  
• VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。