[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。 \yP\@cpY{  
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。 K;Qlg{v  
lcR53X  
2．模拟任务 W9nmTz\8  
H/n3il_-I  
DOE： f mu `o-  
相位型衍射 T|RW-i3  
光束整形器 q^NI  
直径：2mmx2mm BM9J/24  
形状：圆形 zXWf($^&E  
相位级次：16 .21[3.bp/q  
%2>ya>/M  
&Jw]3U5J  
3.建模任务：入射光场 OIPJN8V  
?hu}wl)  
高斯准直激光光束的光束参数 QS.t_5<U  
Y~@@{zP  
• 波长：632.8nm ?Ho~6q8O@  
• 激光光束直径（1/e2）：1mm r/E'#5 Q  
F*Lm=^:  
&}%rZU  
ig|ol*~  
4.建模任务：期望输出光场 E{+V_.tlu  
cYHHCaCS  
期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: &cy@Be}|T  
|]FJf
MX  
• FWHM-直径：0.5mm 4mNg(w=NF  
• 边缘宽度：50um M{\W$xPL)  
• 效率：>95% 92zo+bc  
• 信噪比（SNR）：>30dB 7L68voC@U  
• 杂散光：<5% }&|S8: 
 
zq\YZ:JC  
)"SP >2}  
:
2^j/  
5.设计方案 p1^k4G  
,.Xqb~  
• 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）。 rZ}y'A   
• 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）。 b3Nr>(Z<}  
}?^V9K-  
lxsBXXZg  
,
H$1iJ?  
6. 衍射光束整形器会话编辑器 }AdA? :7A  
Dxj&9Ra  
• 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 h,QC#Ak o  
• 用户必须输入所需的信息 [wKnJu  
- 入射场 F/1B>2$`  
- 期望的输出场=设计目标图样（DTP） #bk[Zj&  
- 系统参数 cO}`PD$i  
- 制造条件 Qy!*U%tG'  
="X2AuK%1$  
Hqsj5j2i  
ibe#Y  
7.设计过程 =/_tQR~  
yffg_^fR  
6KT]3*B   
`+Ko{rf+9  
xz9xt  
cPQUR^!5  
设计和优化过程由两步完成： 7&ty!PpD  
1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 {{'GR"D  
2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 ++b1VBP  
kTJz
.  
8.系统模拟 df@r2 /Y  
• 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 c-1Hxd YD  
• 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 VG,O+I'^z  
• 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。 u7L!&/6On  
• 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 T&@xgj|!)  
j A/xe  
d"h*yH@  
 Z1
@E  
9. 初始几何光学设计的结果 `R\aNgCS}  
{[Bo"a>%  
;S,k U{F  
A}./ ;[  
感兴趣的优化函数 AHa%?wb  
• 效率满足（>95%） 7t8[M(  
• 信噪比不满足（<30db） 3}U {~l!K  
• 杂散光不满足（>5% >b6!*Lrhs  
,\t:R1.  
f8Z[prfP  
6 GL.bS  
10. 后续IFTA优化后的结果 bLSZZfq  
       hT c VMc  
6I5,PB  

km%c0
:  
PAYbsn  
l
'Oz-p.@  
感兴趣的优化函数 Zq,[se'nh"  
• 效率满足（>95%） uL.)+E  
• 信噪比满足（<30db） l+%2kR  
• 杂散光满足（<5%） LYYz =gvZl  
&Nzq/~uqP  
11.总结 U/9i'D[|{  
• VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 ly!vbpE_  
• 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 4V2}'/|[  
• 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 H]^hEQ3DT  
• 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。 I-L52%E]  
• VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。