[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。 |YROxY"ML  
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。 ?# FYF\P  
4jebx jZ  
2．模拟任务 hQ<7k'V  
Eqz|eS*6  
DOE： 
\z.bORy  
相位型衍射 w=;>  
光束整形器 uc@4fn  
直径：2mmx2mm s=(q#Z  
形状：圆形 dV38-IfGkl  
相位级次：16 SkmTW@v  
Zw0KV%7hD  
y4h
=e~  
3.建模任务：入射光场 ptT-{vG  
_|I8+(~)  
高斯准直激光光束的光束参数 yPtE5"(o  
T
YGI f4z  
• 波长：632.8nm 4E5;wH  
• 激光光束直径（1/e2）：1mm 9&f+I@K  
a)pc+w#  
07:V[@'  
-V6caVlg  
4.建模任务：期望输出光场 w6!97x  
?K7uy5Y  
期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: K0j%\]\Tp  
z8t;jw  
• FWHM-直径：0.5mm JK<[]>O  
• 边缘宽度：50um rHw#<oV  
• 效率：>95% xtP:Q9!N  
• 信噪比（SNR）：>30dB u~M$<|;  
• 杂散光：<5% <L4$f(2  
U$gR}8\e  
7nnF!9JOv  
Vu.=,G  
5.设计方案 d~~, 5E  
D#1R$4M=  
• VirtualLab Fusion的衍射光学工具箱提供不同的辅助会话的编辑器来设计光操控元件-主要是衍射光学元件（DOEs）。 Y|r7gy9%  
• 对于当前案例，我们使用衍射光束整形器会话编辑器（Diffractive Beam Shaper session editor）。 41Q5%2  
njxLeDe-  
*z69ti/ t  
I?PqWG!O  
6. 衍射光束整形器会话编辑器 z7IJSj1gQI  
<(>t"<  
• 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 `OMX
9i  
• 用户必须输入所需的信息 Ny7*MZ-  
- 入射场 /Z?o%/bw:  
- 期望的输出场=设计目标图样（DTP） =U*D.p*%f  
- 系统参数 9qCE{[(  
- 制造条件 ,uC-^T |n  
*t| !xO  
\:{K",2  
wO%lM  
7.设计过程 .kU^)H"l  
,V!"4T,Z  
!@Qk=Xkg  
y*^UGJC:  
q]OIP"yv  
_x(hlHFk  
设计和优化过程由两步完成： Ed u(dZbKg  
1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 .%n_{ab1  
2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 ZS=H1  
b]z_2h~`  
8.系统模拟 R]%"YQ V  
• 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 d*{Cv2A.  
• 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 FhY#3-jH  
• 可以通过光路编辑器（Light Path Editor）的工具（Tools）按钮将这个衍射光学工具箱光路图（Diffractive Optics Toolbox LPD）转换成基本工具箱中的光路图以用于进一步的评估，如下图所示。 &,G2<2_b  
• 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 qI7KWUR  
\54B  
AA[1[  
+7w5m  
9. 初始几何光学设计的结果 FtyT:=Kpc  
n',X,P
0  
' F.^ 8/>  
AVDhgJv  
感兴趣的优化函数 6k;5T  
• 效率满足（>95%） @Nsn0-B?ne  
• 信噪比不满足（<30db） QnOgF3t  
• 杂散光不满足（>5% X<8|uP4  
4!{lySW  
<e BmCrJ  
zs]ubJC@  
10. 后续IFTA优化后的结果 h+B7BjA>G  
       z[J=WI  
18NnXqe-m  
|x1OWm1:<  
`{{6vb^g  
>I4BysR  
感兴趣的优化函数 -y!Dg6A  
• 效率满足（>95%） KDEyVYO:  
• 信噪比满足（<30db） dj(&"P  
• 杂散光满足（<5%） u~uz=Yse  
A@< !'  
11.总结 uQdH():  
• VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 n+sv2Wv:  
• 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 /~'C!so[v  
• 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 j}.gK6Yq*  
• 制造约束例如高度级的离散数量或者矩形像素可以包含在优化中。 YQ:$m5ai  
• VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。