[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。 mi.,Z`]o  
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。 94^b"hU  
Y`#6MhFT7  
2．模拟任务 '1(6@5tyWk  
o)>iHzR</  
DOE： =
z]rZSq*o  
相位型衍射 g5RH:]DV  
光束整形器 rxqSi0p  
直径：2mmx2mm E-($Xc  
形状：圆形 S^;;\0#NK  
相位级次：16 Pd-LDs+Ga  
R7K`9 c1f6  
,iY:#E  
3.建模任务：入射光场 bt(Y@3;  

^B%c3U$o  
高斯准直激光光束的光束参数 &]GR
*a  
w/"vf3}(9  
• 波长：632.8nm _aBy>=2c$  
• 激光光束直径（1/e2）：1mm %-$BtR2@o  

2W`WOBz  
hlZ{bO'f  
T?QW$cU!e:  
4.建模任务：期望输出光场 ,RM8D)m\  
];"40/X  
期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: a+\<2NXYD  
cTS.yN({G  
• FWHM-直径：0.5mm 5IOGH*'U8  
• 边缘宽度：50um 9D Nd} rXO  
• 效率：>95% Kn<+Au_]L  
• 信噪比（SNR）：>30dB LokH4A17U  
• 杂散光：<5% {Z7ixc523  
v+[S${  
H(tC4'tA  
KO%$  
5.设计方案 |Olz h63k:  
v|\#wrCT?  
• 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）。 ~,E }^  
• 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）。 qp/1tC`  
+/l@ou'  
9P)!v.,T/  
_p5#`-%mM  
6. 衍射光束整形器会话编辑器 [3s-S+n @  

<7SE|  
• 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 u$C\#y7  
• 用户必须输入所需的信息 4hLk+z<n  
- 入射场 ~[dL:=?c  
- 期望的输出场=设计目标图样（DTP） HfgTc h  
- 系统参数 y`L.#5T  
- 制造条件 c"-X:m"  

c*.  
U.
_fb=  
dNNXM
Q0"  
7.设计过程 Du65>O  
24k]X`/n  
A%?c1`ZxF  
U;4i&=.!  
%8|lAMTY7/  
t&EizH$  
设计和优化过程由两步完成： {:*G/*1[.  
1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 /*{'p!?  
2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 `B4Ilh"d  
yn$1n
t4  
8.系统模拟 IN<nZ?D#  
• 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 8/(}Wet  
• 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 }/&Zo=Q$  
• 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。 ybqmPT'|_  
• 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 *$|f9jVh  
Knqv|jJVx1  
yP"}(!~m
 
+6$+]u]  
9. 初始几何光学设计的结果 A{J?I:  
v%AepK&  
bf+C=A)s0  
|h6!bt!=  
感兴趣的优化函数 `h'l"3l  
• 效率满足（>95%） Yj>4*C9  
• 信噪比不满足（<30db） 3<+ZA-2  
• 杂散光不满足（>5% V^R,j1*  
BYMdX J  
X/cb1#  
_AX,}9
 
10. 后续IFTA优化后的结果 -dO8Uis$  
       Uq_lT,  
u&uFXOc'  
;$zvm`|:  
;`LG WT-<F  

j0~am,yZ  
感兴趣的优化函数 97\K]Tr  
• 效率满足（>95%） ;22?-F^  
• 信噪比满足（<30db） COu5Tu^  
• 杂散光满足（<5%） |v8hg])I+  
s|A[HQUtJ  
11.总结 6q8}8;STTY  
• VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 X,aRL6>r  
• 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 zJW2F_  
• 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 4)D~S4{E5  
• 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。 @(35I  
• VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。