[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。 VBnD:w"z  
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。 zG-pqE6  
8_byS<b8  
2．模拟任务 :5|'C
 
7X 4/6]*  
DOE： [PG#5.jwQ  
相位型衍射 do,ZCn  
光束整形器 DEJ0<pnQr  
直径：2mmx2mm 1<|\df.  
形状：圆形 WXHvUiFf  
相位级次：16 7Z%EXDm4/c  
QA|87alh  
o]T-7Gs4p  
3.建模任务：入射光场 stGk*\>U'  
t&|M@Ouet  
高斯准直激光光束的光束参数 JTGA\K  
>A&D/kMO  
• 波长：632.8nm =u\W{1  
• 激光光束直径（1/e2）：1mm P"*#mH[W|  
?{=&Ro  
*<r\:g  
yM,.{m@F<  
4.建模任务：期望输出光场 Ln-UN$2~F  
kX
W5bR  
期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: Q9T/@FX  
U$,-F**  
• FWHM-直径：0.5mm `-_kOxe3  
• 边缘宽度：50um b'AA*v,b  
• 效率：>95% ,4W~CkLD  
• 信噪比（SNR）：>30dB !AR@GuQPE  
• 杂散光：<5% Oq3aboAt  
7QSrC/e  
I{nrOb1G(  
.)(5F45Wg  
5.设计方案 hW<TP'Zm*  
%Z
~0vwY  
• 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）。 M
ZIZ"b  
• 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）。 r+%$0eB1^  
y@XE! L  
gh9Gc1tKt  
cQzUR^oq,  
6. 衍射光束整形器会话编辑器 G^1 5V'*  
DXF>#2E^+  
• 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 y':JUwUN  
• 用户必须输入所需的信息 !)r1zSY"g  
- 入射场 4De2miq  
- 期望的输出场=设计目标图样（DTP） t,w'w_C  
- 系统参数 _ASyGmO{  
- 制造条件 y.>1r7  
%+pF4f8]  
O'rz  
]0o_- NI  
7.设计过程 ;$.^  
m'n<.1;1{j  
X_HU?Q_N  
tkIpeL[d  
[iXkv\  
^\ku}X_[?  
设计和优化过程由两步完成： >,6%Y
3  
1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 `G'Z,P-a  
2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 Mni@@W  
OC6v%@xa  
8.系统模拟 \yhj{QS.k  
• 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 Xk>YiV",?  
• 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 4k_y;$4WN  
• 可以通过光路编辑器（Light Path Editor）的工具（Tools）按钮将这个衍射光学工具箱光路图（Diffractive Optics Toolbox LPD）转换成基本工具箱中的光路图以用于进一步的评估，如下图所示。 P=<>H9p:o  
• 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 ^ *1hz<  
GT 5J`  
dKpUw9C#/  
IkP; i_|  
9. 初始几何光学设计的结果 +/>XOY|Ie  
{>Yna"p  
\=2<< iv  
itmFZZh  
感兴趣的优化函数 ET0^_yk  
• 效率满足（>95%） ) :VF^"  
• 信噪比不满足（<30db） GZ1c~uAu  
• 杂散光不满足（>5% [R0E4A?M  
Ba}<X;B}  
(`"87Xomnn  
O0_kLH$.  
10. 后续IFTA优化后的结果 qFE(H1hy  
       Pi
5($cn  
=m-nvXD  
TcpaZ 'x  
BHf7\+Ul  
\R[f< K%  
感兴趣的优化函数 "Z]z9(  
• 效率满足（>95%） bLSUF`-z  
• 信噪比满足（<30db） ~.$ca.Gf  
• 杂散光满足（<5%） G-[.BWQ   
ja&S^B^@  
11.总结 z3p TdUt  
• VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 lo
bC G  
• 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 MLvd6tIv,  
• 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 [_-[S  
• 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。 $O^"OQ_@  
• VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。