[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。 v>TI.;{y  
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。 B$b'bw.  
FAAqdK0  
2．模拟任务 yi3@-
 
S5ofe]tS@  
DOE： d;KrV=%30s  
相位型衍射 4*9y4"  
光束整形器 Lxm1
.TOJ  
直径：2mmx2mm 6=]%Y  
形状：圆形 h3.wR]ut  
相位级次：16 j;fmmV@  
/U[Y w)  
AF5.gk=  
3.建模任务：入射光场 7\aLK#
 
v7VJVLH,I7  
高斯准直激光光束的光束参数 UA3
%I8gu_  
@p jah(i`  
• 波长：632.8nm Ml8'=KN_  
• 激光光束直径（1/e2）：1mm H".~@,-}  
EAq/Yw2$  
W`]
,  
V|vU17Cgy  
4.建模任务：期望输出光场 sbOa] 5]
 
5EDM?G  
期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: v4
sc  
6o&{~SV3  
• FWHM-直径：0.5mm 6.|f iQs]  
• 边缘宽度：50um =8 d`qS"  
• 效率：>95% Ow=`tv$l  
• 信噪比（SNR）：>30dB KLlo^1.<  
• 杂散光：<5% .H+`]qLkL  
a  1bu  
0V*L",9M  
'3eP<earRP  
5.设计方案 R,01.N( U  
/EhojODMF  
• 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）。 Kx6_Vp  
• 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）。 kEWC  
 L's_lC  
C\UD0r'p?  
0Ph,E   
6. 衍射光束整形器会话编辑器 <1]#E@  
5nzkZw  
• 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 Mq]~Ka3q7  
• 用户必须输入所需的信息 CDei+ q  
- 入射场 /kyuL]6  
- 期望的输出场=设计目标图样（DTP） d;|Pp;dc  
- 系统参数 KcP86H52I  
- 制造条件 z (rQ6  
=kohQ d.n  
zLuej'  
9}t2OJS*h"  
7.设计过程 gPY2Bnw;l  
HKx2QFB  
\(jSkrrD  
f;#hcRSH  
6w<jg/5t  
g+p?J.+  
设计和优化过程由两步完成： R`H
yg4?  
1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 Fsv%=E{  
2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 Uce
ZWtYa  
HgE^#qD?  
8.系统模拟 9f;\fe  
• 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 f&B&!&gZ  
• 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 +LV~%?W  
• 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。 =dUeQ?>t=  
• 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 LnvC{#TFO  
Lllyx20U  
$Ne$s
 
"zR+}  
9. 初始几何光学设计的结果 ]H)
x
 
)Ve?1?s '8  
q(i|  
Dms6"x2  
感兴趣的优化函数 B|gyr4]  
• 效率满足（>95%） Gr&5 mniu  
• 信噪比不满足（<30db） |i7|QLUT  
• 杂散光不满足（>5% XKLkJZN  
JadXdK=gE  
rgdDkWLXC  
#-1 ;  
10. 后续IFTA优化后的结果 wz31e
!/  
       ~\<Fq\.x  
0Jz'9  
y} AkF2:  
I0sd%'Ht?  
] 7_ f'M1F  
感兴趣的优化函数 C4&yC81Gm  
• 效率满足（>95%） 0sto9n3  
• 信噪比满足（<30db） X0+$pJ60  
• 杂散光满足（<5%） Vq2d+ ,fb  
6:i{_YX(.S  
11.总结 J7/"8S_#N  
• VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 Q3u P7j  
• 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 4!,x3H'  
• 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 )t{?7wy  
• 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。 ?d0I*bs)7  
• VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。