[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。 biG :Xn  
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。 i9Eh1A3Y  
! u@JH`  
2．模拟任务 cB)tfS4)  
M8R/a[ -A  
DOE： O^n\lik  
相位型衍射 }.1}yz^y  
光束整形器 z.|[g$F  
直径：2mmx2mm cTQ._|M  
形状：圆形 R*?!xDJ  
相位级次：16 @RZbo@{~  
N;a'`l  
#^tnRfS"  
3.建模任务：入射光场 `>GXJ~:D["  
@~}~;}0x  
高斯准直激光光束的光束参数 >abpse  
.X5A7 m  
• 波长：632.8nm LLL;SNY  
• 激光光束直径（1/e2）：1mm D&x
.io  
{55f{5y3 c  
a ?\:,5=  
6~l+wu<$  
4.建模任务：期望输出光场
6tGF  
22*~CIh~x  
期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: .Fx3WryF  
>2v<;.  
• FWHM-直径：0.5mm U
02  
• 边缘宽度：50um p,tkVedR  
• 效率：>95% yg4#,4---b  
• 信噪比（SNR）：>30dB 8|nc($}~  
• 杂散光：<5% >S8 n8U  
]Ot=At  
B.!&z-)#  
&fsk ESV0  
5.设计方案 hu>wcOt  
s@E)=;!  
• 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）。 <\$?.tTZ{  
• 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）。 <rvM)EJv|  

4,f`C0>"  
f&txg,W,yv  
<g&.UW4  
6. 衍射光束整形器会话编辑器 q8uq%wf  
~Kl"V%>  
• 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 ac6@E4 _  
• 用户必须输入所需的信息 +~|Jn_:A f  
- 入射场 BSy{"K*M  
- 期望的输出场=设计目标图样（DTP）  :YPi>L5  
- 系统参数 FAdTp.   
- 制造条件 F'"-aB ~  
j\NCoos  
2`rJ
r  
ysC
K_  
7.设计过程 G`/4n@  
 6@"E*-z$  
AAqfp/DC  
mwMu1
#  
H?FiZy*[Y  
a^\F9^j  
设计和优化过程由两步完成： [mj=m
?j  
1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 2jlz#Sk  
2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 l5]R*mR  
WYP\J1sy  
8.系统模拟 #s' `bF^  
• 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 x iz+R9p  
• 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 ?NvE9+n  
• 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。 !1K.HdK  
• 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 m2/S(f  
C(UWir3mW?  
SrGJ#K&%  
O9m sPb:  
9. 初始几何光学设计的结果 -x:7K\=$SX  
neE Zw#(Z  
^6Zx-Mf\  
DC8\v+K  
感兴趣的优化函数 b4EUrSL  
• 效率满足（>95%） WncHgz  
• 信噪比不满足（<30db） 97<Z,q72Y  
• 杂散光不满足（>5% ]HB1JJiS~  
,7 m33Pv*  
4sX?O4p  
2^"!p;WQ  
10. 后续IFTA优化后的结果 ,L<x=Dg  
       CIsX$W  
,izp^,`  
^uphpABpD  
LE~vSm^#  
V|F/ynJfA  
感兴趣的优化函数 (kyRx+gA  
• 效率满足（>95%） /x]^Cqe  
• 信噪比满足（<30db） 9UV}`UM3V  
• 杂散光满足（<5%） XH0o8\.  
TaaCl#g$?  
11.总结 f="ZplW  
• VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 Z\]LG4N?  
• 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 8N$Xq\Da+>  
• 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 q&O9W?E8dG  
• 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。 f3^qO9R  
• VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。