[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。 v}Gq.(b  
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。 RnPJ,Z5s&&  
UO5^4  
2．模拟任务 nmn$$=~)  
Q1mz~r  
DOE： ;+>-uPT/1  
相位型衍射 oL1m<cQo9  
光束整形器 :O-Y67>&  
直径：2mmx2mm 3v :PBmE  
形状：圆形 HDvj{
  
相位级次：16 SouPk/-B80  
~P 1(%FZ  
G#ZU^%$M,  
3.建模任务：入射光场 / *Z(;-  
$xNM^O  
高斯准直激光光束的光束参数 :/c=."z.  
rBye%rQRq  
• 波长：632.8nm |y)Rlb#d  
• 激光光束直径（1/e2）：1mm |lm  
P#\L6EO.  

@\e2Q&O  
/Z';#G,z  
4.建模任务：期望输出光场 +e);lS"+/  
N&K:Jp  
期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: q+.DZ @  
PCF!Y(l  
• FWHM-直径：0.5mm c
x_FtD  
• 边缘宽度：50um oJK1~;:  
• 效率：>95% {1li3K&0s  
• 信噪比（SNR）：>30dB 8G; t[9  
• 杂散光：<5% L(XGD  
'e_^s+l)a  
biKom|<nm  
lZ.x@hDS  
5.设计方案 Ac0C
,*|^  
1q0DOf]!T  
• 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）。 A6v02WG_1T  
• 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）。 }]$%aMxy T  
xPWzm hF  
jq yqOhb4  
lCLz!k2di  
6. 衍射光束整形器会话编辑器 ;XNe:g.CR  
Qz2Yw `  
• 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 xQ\/6|  
• 用户必须输入所需的信息 mRZC98$ @r  
- 入射场 -lV]((I&  
- 期望的输出场=设计目标图样（DTP） >&6pBtC_  
- 系统参数 K:gxGRE  
- 制造条件 _tTtq/z<  
DygMavA.  
qqA(Swe)T  
*%5.{J!  
7.设计过程 ^\Tde*48  
J@PwN^`  
`9E:V=  
-CtLL_I  
6My=GByC  
9\ZlRYnc=  
设计和优化过程由两步完成： ^2%_AP0=  
1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 (JHzwI8+  
2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 23?\jw3w  
$"1Unu&P  
8.系统模拟 /yPFts_q  
• 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 @8E mY,{;  
• 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 h}r*   
• 可以通过光路编辑器（Light Path Editor）的工具（Tools）按钮将这个衍射光学工具箱光路图（Diffractive Optics Toolbox LPD）转换成基本工具箱中的光路图以用于进一步的评估，如下图所示。 0h/gqlTK1  
• 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 teH.e!S  
@[h)M3DFd  
'Vq <;.A  
\ofWD{*j  
9. 初始几何光学设计的结果 !2R~/Rg  
d 4w+5H"u  
KI)jP((  
(8qD'(@  
感兴趣的优化函数 WP[h@#7<  
• 效率满足（>95%） dZcRLLR  
• 信噪比不满足（<30db） DjY&)oce(  
• 杂散光不满足（>5% -x)Oo`  
xO?w8*d  
|YCGWJaci  
vVB8zS~l ,  
10. 后续IFTA优化后的结果 IaMZ
Pl  
       y|X</3w  
!iUFD*~r~  
*`$Y!uzG:\  
reseu*5  
J&Ig%&/  
感兴趣的优化函数
#^%HJp^  
• 效率满足（>95%） "P.H  
• 信噪比满足（<30db） lZ]x #v  
• 杂散光满足（<5%） NwPGH=V  
5-'jYp/  
11.总结 :U;n?Zu S  
• VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 `/?XvF\  
• 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 _`3'D`s  
• 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 sjl(  
• 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。 mU0j K@^&M  
• VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。