[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。 @)d_z
WE  
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。 &|x7T<,)  
1^|#QMT  
2．模拟任务 sSU|N;"Y  
-J3~j kf  
DOE： _0+X32HjJ  
相位型衍射 ].s;Yxz  
光束整形器 H=@KlSC^  
直径：2mmx2mm uXc;!*  
形状：圆形 Z"VP<-  
相位级次：16 W{-g?)Tou  
KO"/  
_M%>Qm  
3.建模任务：入射光场 b- - tl@H  
eA7 Iv{M  
高斯准直激光光束的光束参数 +ydd"`  
3RaW\cWzg  
• 波长：632.8nm H$Kc~#=  
• 激光光束直径（1/e2）：1mm 1_t+lJI9j  
P!]uJ8bi  
wH?)ZL  
 %W~w\mT
 
4.建模任务：期望输出光场 0h A:=r  
kqCsEtm]  
期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: %M`48TW)  
Nf([JP% 4  
• FWHM-直径：0.5mm ktrIi5B  
• 边缘宽度：50um  2yJ{B  
• 效率：>95% "AUSgVE+h  
• 信噪比（SNR）：>30dB `h@fW- r  
• 杂散光：<5% 'Ou C[$Z  
R `ViRJh  
4|K\pCw  
U>lf-iI2B  
5.设计方案 Dizz?O  
>OaD7  
• VirtualLab Fusion的衍射光学工具箱提供不同的辅助会话的编辑器来设计光操控元件-主要是衍射光学元件（DOEs）。 6C2~0b   
• 对于当前案例，我们使用衍射光束整形器会话编辑器（Diffractive Beam Shaper session editor）。 d/R!x{$-f  
d1/WUKmbZ  
N" L&Z4Z  
9nN1f@Y  
6. 衍射光束整形器会话编辑器 fk,Vry  
t~(jA9n  
• 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 J$51z  
• 用户必须输入所需的信息 !hq2AY&H)  
- 入射场 e%cTFwX?n  
- 期望的输出场=设计目标图样（DTP） {R ),7U8  
- 系统参数 yD~,+
}0)  
- 制造条件 Ms|c"?se  
 p?f\/  
AY5iTbL1  
T)gulP  
7.设计过程 3'.@aMA@  
*:yG)J 3F  
o{y}c->  
gl+d0<Rzw  
G{!er:Vwdh  
]P3m=/w  
设计和优化过程由两步完成： Mm$\j*f/  
1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 mi] WZlg$  
2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 v\,N"X(,  
1_TuA(  
8.系统模拟 B`mJT*B[  
• 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 KZjh<sjX|  
• 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 pbAL&}  
• 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。 C=+9XfP0  
• 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 g$s;;V/8e
 
D[yyFo,z  
#Kb /tOp1  
?z1v_Jh  
9. 初始几何光学设计的结果 (j'\h/  
Dylm=ZZa  
lfj
5?y  
96^aI1:  
感兴趣的优化函数 .j:,WF<"l5  
• 效率满足（>95%） q2X::Yqk  
• 信噪比不满足（<30db） w~u{"E$  
• 杂散光不满足（>5% R->x_9y-
R  
a|FkU%sjzZ  
Qx4)'
n  
,m<YSMKX  
10. 后续IFTA优化后的结果 \!\:p/f  
       fc+-/!v  
1w=.vj<d8  
Jb"FY:/Qv+  
D<J'\
mo  
M>i(p%  
感兴趣的优化函数 ~3:VM_  
• 效率满足（>95%） zufphS|  
• 信噪比满足（<30db） <2
)AbI+3  
• 杂散光满足（<5%） zgGysjV  
r)|~Rs!y,  
11.总结 I:jIChT  
• VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 9}6_B|  
• 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 NIQ}A-b  
• 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 w<H Xe  
• 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。 Rmw=~NP5  
• VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。