[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。 e0Zwhz,  
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。
xEb+sE6Z  
K-vG5t0$\/  
2．模拟任务 n]S DpptM  
m^I+>Bp/:  
DOE： 
ssj(-\5  
相位型衍射 `lygJI?H+{  
光束整形器 46OYOa  
直径：2mmx2mm 9%T~^V%T7  
形状：圆形 l];w,(u{  
相位级次：16 N8S!&*m  
bis}zv^%v  
>>22:JI`  
3.建模任务：入射光场 o_R<7o/d|  
2[-@ .gH  
高斯准直激光光束的光束参数 o}O"  
FOz~iS\  
• 波长：632.8nm 'Km ~3t  
• 激光光束直径（1/e2）：1mm q% *-4GP  
/Y|y0iK  
6:_@;/03%  
jd ]$U_U(  
4.建模任务：期望输出光场 trlZ^K  
JWQd/   
期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: {E
U?{#  
~0/tU#&  
• FWHM-直径：0.5mm "pUqYMB2i  
• 边缘宽度：50um  =ie8{j2:  
• 效率：>95% g2)jd[GM  
• 信噪比（SNR）：>30dB max 5s$@  
• 杂散光：<5% D#"BY; J  
l}w
9c`f  
V}=%/OY?  
2yB)2n#ut  
5.设计方案 FVY$A=G  
Z8
mSm[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）。 ^<u9I5?  
• 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）。 DpA"5RV  
9rD6."G  
<7  
zt,Tda4Y  
6. 衍射光束整形器会话编辑器 F/8="dM  
fyHFfPEE  
• 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 hv.33l  
• 用户必须输入所需的信息 1=o|[
7  
- 入射场 xbUL./uj  
- 期望的输出场=设计目标图样（DTP） %3SBs*?  
- 系统参数 V%|CCrR  
- 制造条件 ahJ-T@  
4DLp+6zP  
v$n J$M&k  
?so=k&I-M  
7.设计过程 6>L)  
vH[G#A~4  
U
w`YlUT\  
c qWX*&2_  
#k}x} rn<'  
Nj5V" c  
设计和优化过程由两步完成： ;7/ ;4Z  
1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 "K Or)QD/  
2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 322)r$!"  
TK! D=M  
8.系统模拟 <q}w,XU  
• 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 _R/^P>Q?  
• 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 Nd;)V  
• 可以通过光路编辑器（Light Path Editor）的工具（Tools）按钮将这个衍射光学工具箱光路图（Diffractive Optics Toolbox LPD）转换成基本工具箱中的光路图以用于进一步的评估，如下图所示。 ='rSB.$Ctk  
• 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 --D&a;CO}  
Bme_#  
9sQ#v-+Yx  
W~W`fm  
9. 初始几何光学设计的结果 !PySYY  
Jm#mC  
]'"aVGqa.  
j:Y1  
感兴趣的优化函数 'nx";[6(  
• 效率满足（>95%） 6Wn"h|S  
• 信噪比不满足（<30db） +KcD Y1[  
• 杂散光不满足（>5% 31cC*  
%B#(d)T*-  
b'5]o  
isF jJPe  
10. 后续IFTA优化后的结果 &x mYpQ  
       :6T8\W  
@nNhW  
FS+v YqwK  
TXH9Bl
Dn  
{J[5 {]Je[  
感兴趣的优化函数 ^7p>p8  
• 效率满足（>95%） 1s"/R  
• 信噪比满足（<30db） ;)c 4  
• 杂散光满足（<5%） =Rw-@*#l  
{hRM=f7  
11.总结 .[Hv/?L  
• VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 $~G=Hcl9  
• 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。  f3E%0cg  
• 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 12olVTuw  
• 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。 [t{ed)J  
• VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。