[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。 #c|l|Xvq2  
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。 icG 9x  
N<#J!0w  
2．模拟任务 xbiprhdv  
~criZI/  
DOE： |1wZ`wGZ:L  
相位型衍射 dwn|1%D  
光束整形器 kV8R.Baf3  
直径：2mmx2mm P0UR{tK  
形状：圆形 VmQ^F| {  
相位级次：16 T#&1q]P1F  
{r&r^!K;  
" lD -*e4  
3.建模任务：入射光场 Pr>$m{ Z  
!d##q)D f?  
高斯准直激光光束的光束参数 #7fOH U8v  
$Y/z+ea  
• 波长：632.8nm q`AsnAzo&  
• 激光光束直径（1/e2）：1mm $bp'b<jx  
Z{3=.z{&^=  
ygTfQtN  
:/->m6C`0  
4.建模任务：期望输出光场 .UxkTads  
Xp;'Wa"@  
期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: :{w3l O  
9Zx| L/\  
• FWHM-直径：0.5mm `c:r`Oi?  
• 边缘宽度：50um S> Fb'rJ3  
• 效率：>95% OBFM70K  
• 信噪比（SNR）：>30dB R1*&rjB  
• 杂散光：<5% NiG&Lw*8  
s\.r3U&6  
;4+z~7Je]^  

c'$y_]  
5.设计方案 PR;Bxy  
+46& Zb35  
• 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）。 DI{Qs[  
• 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）。 V^(W)\  
s#~VN;-I  
%m|BXyf]_B  
]_ LAy  
6. 衍射光束整形器会话编辑器 89[/UxM)  
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>%juK  
• 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 BDN}`F[F  
• 用户必须输入所需的信息 xqT} 9,  
- 入射场 iLdUus!  
- 期望的输出场=设计目标图样（DTP） axG%@5  
- 系统参数 Xe}I;sKrB  
- 制造条件 p+I`xyk  
<MxA;A  
TGpdl`k\T  
P EzT|uY  
7.设计过程 k]4CN  
>U:-U"rA?  
MDpx@.A,  
Kd}%%L  
M7DoAS{6e  
BT:b&"AR[  
设计和优化过程由两步完成： x!4<ff.  
1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 ^(*eoe  
2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 ~LH).\V  
n`Ypv{+ {%  
8.系统模拟
$9@Z\0   
• 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 H2_6m5[&,  
• 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 Dmtsu2o  
• 可以通过光路编辑器（Light Path Editor）的工具（Tools）按钮将这个衍射光学工具箱光路图（Diffractive Optics Toolbox LPD）转换成基本工具箱中的光路图以用于进一步的评估，如下图所示。 9dg+@FS}=  
• 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 AWZ4h,as{  
OoOwEV2p_  
3qfQlqJ&3  
Kt#X'!9/<  
9. 初始几何光学设计的结果 eET1f8B=L  
-OQ6;A"#  
t-FrF</0  
%H"AHkge:a  
感兴趣的优化函数 En+`ZcA\z  
• 效率满足（>95%） !&8B8jHqA  
• 信噪比不满足（<30db） BBoVn^Z*R  
• 杂散光不满足（>5% btf]~YN  
LZPLz@=&]  
5X`m.lhUc  
xqVIw!J?/}  
10. 后续IFTA优化后的结果 4m9]d)  
       r-}C !aF]  
P= 26! b  
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CIt@xi#I  
orF8%  
感兴趣的优化函数 %?`$#*f\%  
• 效率满足（>95%） M-f; ,>  
• 信噪比满足（<30db） 2)`4(38  
• 杂散光满足（<5%） :2&W9v  
5,V3_p:)VI  
11.总结 |P=-m-W  
• VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 M[dJQ(  
• 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 E7Pz~6  
• 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 d>Np; "  
• 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。 c(S66lp  
• VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。