[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。  /="~Jo  
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。 *c<=IcA  
&rY73qfP'  
2．模拟任务 SGi(Zk
c  
dtHB@\1  
DOE： ~(Wq 5<v  
相位型衍射 i7hWBd4wK  
光束整形器 r+6=b"  
直径：2mmx2mm "uR,WY  
形状：圆形 Fk01j;k.H  
相位级次：16 L1'R6W~%dN  
~ ;CnwG
  
'6Lw<#It  
3.建模任务：入射光场 9F[k;Uw  
koQ\]t'*As  
高斯准直激光光束的光束参数 Li[ :L  
ifyWhS++  
• 波长：632.8nm a o"\L0;{  
• 激光光束直径（1/e2）：1mm 5Oh>rK(  
d|T87K>|r"  
`;?`XC"m  
[wHGt?R  
4.建模任务：期望输出光场 Npq_1L  
W dM?{; #  
期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: |$
AoI  
@3T)J,f  
• FWHM-直径：0.5mm b#XY.+ *0  
• 边缘宽度：50um TGUlJLT  
• 效率：>95% ;onhc*{lv  
• 信噪比（SNR）：>30dB Ct-^-XD  
• 杂散光：<5% PNNY_t +I  
ozF173iI  
jIpc^iu`,  
Yz6+ x]  
5.设计方案 g9N_s,3jC  
a!iG;:K   
• 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）。 QfHJZ7K.4  
• 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）。 y2nwDw(xF  
a#Yo^"*1  
{,kA'Px)  
zTP|H5HyK  
6. 衍射光束整形器会话编辑器 d~ m,hCTe  
S3cV^CzNg  
• 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 xA?(n!{P  
• 用户必须输入所需的信息 /EW1&  
- 入射场 iLd_{  
- 期望的输出场=设计目标图样（DTP） @Kl'0>U  
- 系统参数 [^rMM1^,OB  
- 制造条件 0+H4sz%.  
 ' ];|  
v'fX'/  
Pl2ZA)[g  
7.设计过程 m+Um^:\jX  
\%=GM J^[p  
h3.6<vM  
bUcq LV  
x'OYJ>l|  
VB(S]N)F^  
设计和优化过程由两步完成： y9/x:n&]  
1. 基于几何光学进行一个初始的设计。  OhNEt>  
2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 5!tiu4LU  
},tN{()  
8.系统模拟 ,lsoxl  
• 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 BAy]&q|.  
• 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 gk-g!v&  
• 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。 ?G|*=-8  
• 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 c)5d-3"  
oZ CvEVUk  
&O&;v|!9  
ZSs)AB_Pe/  
9. 初始几何光学设计的结果 #YEOY#  
Uu}a! V  
cq?&edjP  
F4o)6+YM   
感兴趣的优化函数 ;XUiV$  
• 效率满足（>95%） .UdoB`@!v=  
• 信噪比不满足（<30db） *|OP>N  
• 杂散光不满足（>5% il403Ae0  
pz uR H1[  
q8Z,XfF^S  
\R}`S`fIw`  
10. 后续IFTA优化后的结果 6/4?x)l3-  
       xllk hD4F  
X{-@3tG<r  
I7[F,xci  
$>Mqo  
.#BWu(EYV  
感兴趣的优化函数 Pl9Ky(Q`V  
• 效率满足（>95%） FxK2 1  
• 信噪比满足（<30db） I"_``*/1  
• 杂散光满足（<5%） 6Z:swgi6&  
@xBw'  
11.总结 3Mlwq'pzD  
• VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 +^@;J?O  
• 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 JiXkW%  
• 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 zA<Hj;9SM  
• 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。 ?J1x'/G  
• VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。