[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。 e=_Ng j)  
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。 AMK(-=  
JC/nHM  
2．模拟任务 D

Ikf#}  
zkd^5A; `  
DOE： F^?DnZs  
相位型衍射 bu=RU  
光束整形器 B
!4~A{  
直径：2mmx2mm g]d0B!Ar~  
形状：圆形 \Y6r !D9  
相位级次：16 #K/95!)  
| _nBiHjNn  
.F/s(  
3.建模任务：入射光场 u$D%Iz  
nUCOHVI7  
高斯准直激光光束的光束参数 Ian+0 ?`
e  
gIKQip<  
• 波长：632.8nm uSH_=^yTQ  
• 激光光束直径（1/e2）：1mm 8KsP
AK_  
a/[)A _-  
$KS!vS7  
%Y9CZRY9  
4.建模任务：期望输出光场 YhP+{Y8t  
.d?LR
f  
期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: r$Oa  
n(
sseQ|\  
• FWHM-直径：0.5mm 1R7tnR@[u  
• 边缘宽度：50um ju1B._48  
• 效率：>95% X,}(MW  
• 信噪比（SNR）：>30dB yl0;Jx?  
• 杂散光：<5% yA';~V\V{>  
/<"ok;Pu7  
/Zxq-9   
T9Fe!yVA  
5.设计方案 F?qg?1vB|  
_n&#e r  
• 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）。 DHZ`y[&}|N  
• 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）。 v4XEp   
_ER. AKY  
x0lAJaG  
Of}C.N8  
6. 衍射光束整形器会话编辑器 *&hbfsP:  
`Q[NrOqe"  
• 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 `O`MW} c
 
• 用户必须输入所需的信息 b.RFvq5Z  
- 入射场 !lBK!'0  
- 期望的输出场=设计目标图样（DTP） =q*c}8R_0  
- 系统参数 .Ad9(s  
- 制造条件 xqQK-?k  
V
lge*4q  
\u;`Lf  
AJ)&+H  
7.设计过程 <,X=M6$0n  
7y_<BCx h  
nYe:$t3F=  
"]OROJGa  
v:n[H]K|  
5Vai0Qfcu:  
设计和优化过程由两步完成： _(I)C`8m  
1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 ls~9qkAyLx  
2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 3eB)X2~   
eHR]qy 0_X  
8.系统模拟 dN7.W   
• 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 Wfy+9"-;s  
• 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 ?C
x=!k.  
• 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。 ae](=OQ  
• 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 =|2F?  
fK2r6D9  
A6 `a  
:6/$/`I0W  
9. 初始几何光学设计的结果 HJP~ lg  
T\bpeky~  
=^\?{oV  
JpxQS~VX  
感兴趣的优化函数 t0Jqr)9}6  
• 效率满足（>95%） >8b%*f8R  
• 信噪比不满足（<30db） \ FJ ae  
• 杂散光不满足（>5% 5=%KK3  
Q7i(M >|O  
TKgN31`  
\L`x![$~q  
10. 后续IFTA优化后的结果 *LuRo  
       96P&+  
>s1?rC  
N;k)>  
tU *`X(;  
'+3C2!  
感兴趣的优化函数 z^s\&gix  
• 效率满足（>95%） zx*D)i5-  
• 信噪比满足（<30db） i"pOYZW1  
• 杂散光满足（<5%） Hsd76z#8  
o8v,178  
11.总结 ~>P(nI  
• VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 j; R20xf0  
• 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 Eggu-i(rD  
• 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 f1;@a>X  
• 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[VptWi  
• VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。