[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。 $5ea[nc  
展示了可能的期望需求，设计，优化和一个能够生成无散斑高帽的衍射光学元件(DOE)的相位透过率函数的分析。 3`3my=  
r;(^]Soz  
2．模拟任务 ;x_T*} CH  
~|~2B$JeV  
DOE： u9q#L.Ij  
相位型衍射 9^sz,auB  
光束整形器 g]M
gT-C|  
直径：2mmx2mm F`\7&'I  
形状：圆形 [>tyx{T Ye  
相位级次：16 /iekww^54  
C 9:5c@G  
hJ1:#%Qe.  
3.建模任务：入射光场 v"dj%75O?e  
92HxZ*t7km  
高斯准直激光光束的光束参数 b!Z-HL6  
;/phZ$l  
• 波长：632.8nm U[ $A=e?\Y  
• 激光光束直径（1/e2）：1mm Pq:GvM`  
w\z6-qa  
HC*V\vz  
%SJ9Jr,  
4.建模任务：期望输出光场 GGR hM1II  
\f7Aj>  
期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: :7+E fu  
+u:Q+PkM  
• FWHM-直径：0.5mm ,3`RM$  
• 边缘宽度：50um Tv{X$`%  
• 效率：>95% S4?N_"
m9  
• 信噪比（SNR）：>30dB .(8sa8{N  
• 杂散光：<5% s
-He  
?u9JRXj%  
,^UNQO*{GI  
!?7c2QRN  
5.设计方案 W
s;}D}+  
n"
1LVJN7  
• VirtualLab Fusion的衍射光学工具箱提供不同的辅助会话的编辑器来设计光操控元件-主要是衍射光学元件（DOEs）。 ]`2=<n;=  
• 对于当前案例，我们使用衍射光束整形器会话编辑器（Diffractive Beam Shaper session editor）。 5`B!1  
C?3?<FDL  
IwHYuOED]  
:u7y k@  
6. 衍射光束整形器会话编辑器 ~fE6g
3  
y:N QLL>  
• 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 9Xg+$/  
• 用户必须输入所需的信息 xCOC5f5*@  
- 入射场 P%6-W5<  
- 期望的输出场=设计目标图样（DTP） P2S$Dk_<\X  
- 系统参数
p-=+i   
- 制造条件 dX0"h5v1  
wh\J)pA1  
3UIR^Rh+  
]KS|r+  
7.设计过程 (\ze T5  
:Qg3B ';  
1R1DK$^c  
h] (BTb#-  
8jE6zS}m  
?2b*FQe  
设计和优化过程由两步完成： d5zF9;[  
1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 |d* K'+  
2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 94umk*ib  
j7vp@l6`L  
8.系统模拟 Zjz< Q-  
• 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 `i8KIE  
• 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 |(E.Sb  
• 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。 6O^'J~wiI  
• 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 \@6nRs8b|N  
|Go?A/'  
%d5;JEgA:g  
&J)q_Z8  
9. 初始几何光学设计的结果 idLysxN  
F j_r n  
\(PC#H%  
8#gS{  
感兴趣的优化函数 8:%=@p>$  
• 效率满足（>95%） &^C<J  
• 信噪比不满足（<30db） NzmVQ-4  
• 杂散光不满足（>5% *RQkL'tRf  
ps#+i  
gHLBtl/  
:>U2yI  
10. 后续IFTA优化后的结果 YlW~  
       GbC-6.~  
L~yu  
!$"DD[~\  
-S]yXZ  
S~QL x  
感兴趣的优化函数 _`>F>aP  
• 效率满足（>95%） ?j^[7  
• 信噪比满足（<30db） '/^bO#G:  
• 杂散光满足（<5%） j +j2_\  
!c`KzqP  
11.总结 yJx{6  
• VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 4WV'\R+m  
• 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 y$VYWcFE  
• 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 (R_#lRaQ  
• 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。 r)P^CZm  
• VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。