[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。 "`]'ZIx[R/  
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。 Iv1c4"  
_S<?t9mS  
2．模拟任务 (,TH~(
"{  
lVT&+r~r  
DOE： ~h|m&XK+Q  
相位型衍射 Xoi9d1fO  
光束整形器 y*|L:!   
直径：2mmx2mm {c?ymkK  
形状：圆形 +/Z0  
相位级次：16 _=T]PSauI  
9TW8o}k`  
8q*";>*  
3.建模任务：入射光场 dk4D+*R  
=VCQ*  
高斯准直激光光束的光束参数 .' IeHh  
'{W3j^m7  
• 波长：632.8nm \d$Rd")w  
• 激光光束直径（1/e2）：1mm UhA_1A'B  
S]b xQa+  
VK$zq5D  
$$~a=q,P[  
4.建模任务：期望输出光场  I9Om#m  
um{e&5jk  
期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: 'W+i[Ep5Q  
lG <yJ~{  
• FWHM-直径：0.5mm hJ4S3b  
• 边缘宽度：50um )?9\$^I  
• 效率：>95% jB/V{Y#y9@  
• 信噪比（SNR）：>30dB cyHhy_~R  
• 杂散光：<5% >OTl2F}4 !  
0ZT 0
 
tUrNp~ve,  
1zR/HT  
5.设计方案 YkVRl [  
ofl'G]/$+  
• VirtualLab Fusion的衍射光学工具箱提供不同的辅助会话的编辑器来设计光操控元件-主要是衍射光学元件（DOEs）。 @%%bRY  
• 对于当前案例，我们使用衍射光束整形器会话编辑器（Diffractive Beam Shaper session editor）。 `+Xe'ey  
J[MVE4&  
cPm~` Zd  
0ovZ&l  
6. 衍射光束整形器会话编辑器 K
DX$.$#  
IF^[^^v+H  
• 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 CBIT`k.+  
• 用户必须输入所需的信息 "s> >V,  
- 入射场 !b'IfDp[-!  
- 期望的输出场=设计目标图样（DTP） gDMAc/V`l  
- 系统参数 +{'lZa  
- 制造条件 3 ^pYCK%  
S>(z\`1qm  
4u7Cm  
q'by
;g*m  
7.设计过程 %5`r-F  
 Hl!1h%  
.byc;9M%  
(26Bs':M~  
$>EqH?EQ  
3L*+8a  
设计和优化过程由两步完成：
~.FnpMDY  
1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 rAL1TU(vm  
2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 A}gYcc85Z  
6(,ItMbI  
8.系统模拟 #0jSZg^,"  
• 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 h<Gypl
G  
• 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 G]at{(^Vz  
• 可以通过光路编辑器（Light Path Editor）的工具（Tools）按钮将这个衍射光学工具箱光路图（Diffractive Optics Toolbox LPD）转换成基本工具箱中的光路图以用于进一步的评估，如下图所示。 hJ<:-u+yk}  
• 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 B%)zGTp6  
_dJp 3D  
8u/3?Kc  
j-j'phK  
9. 初始几何光学设计的结果 i_|h{JK)  
Io2,% !D  
5s#R`o%Z  
CgN]dx*`  
感兴趣的优化函数 PnI)n=(\  
• 效率满足（>95%） pb~Ps#"Zg  
• 信噪比不满足（<30db） z9I1RXV  
• 杂散光不满足（>5% PQ6T|>  
PpW A f\  
P>.Y)$`r  
vM5k4%D  
10. 后续IFTA优化后的结果 XSD"/_xD  
       58qaA\iw  
i:MlD5 F  
IvPA|8(
 
Dm&lSWW`/  
qxRT1B]{Wx  
感兴趣的优化函数 MoZU(j  
• 效率满足（>95%） w2.qT+;v  
• 信噪比满足（<30db） 8[vl3C  
• 杂散光满足（<5%） @>d&5}F_>{  
.WxFm@]/\  
11.总结 q]2}UuM|U  
• VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 l_UXrnm/N  
• 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 J,CJPUf&  
• 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 S~]8K8"sT  
• 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。 $_4oN(WSz  
• VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。