[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。 -44''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。 PiwI.c  
4gK_'b6"  
2．模拟任务 gNzamorv[  
6o]X.plr  
DOE： `oo(\O7t=  
相位型衍射 G7H'OB &  
光束整形器 ~UV$(5&-  
直径：2mmx2mm nD;8)VI'I  
形状：圆形 STgYXA(  
相位级次：16 GFtE0IQ  
8p~G)J3U  
QOY M/1U  
3.建模任务：入射光场 -pm^k-%v  
4f> s2I&pQ  
高斯准直激光光束的光束参数 Tof H=d  
_ ?Z :m  
• 波长：632.8nm I%31MU9  
• 激光光束直径（1/e2）：1mm ~gvw6e*[  
?]u=5gqUU  
%1VfTr5  
zAdZXa[MRY  
4.建模任务：期望输出光场 Smlf9h&  
Lj03Mx.2S  
期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: Se-n#  
t@\op}Z-M  
• FWHM-直径：0.5mm @^kt[$X;  
• 边缘宽度：50um $N)b6(}F10  
• 效率：>95% 96 !e:TU  
• 信噪比（SNR）：>30dB tB7g.)yZb  
• 杂散光：<5% ,BG L|5?3z  
Vtr5<:eEx  
p8Wik<'^  
\@HsMV2+zN  
5.设计方案 5Mq7l$]h$  
#q%V|Ajq  
• 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）。 42mZ.,<  
• 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）。 X6Hd%}*mN  
Z6xM(*vg  
1Qz1 Ehz>  
)w++cC4/5  
6. 衍射光束整形器会话编辑器 BTu_$5F  
3A.T_mGCs  
• 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 OJF41Z  
• 用户必须输入所需的信息 nJ-U*yz  
- 入射场 KnuQ
5\y  
- 期望的输出场=设计目标图样（DTP） G(1y_t  
- 系统参数 bR}{xHe  
- 制造条件 Pe_FW8e#J  
Ki:.^  
k3wAbGp  
+Tw]u`  
7.设计过程  <c&6M  
tX#8G09G+  
`<:D.9vO "  
*N
#{~  
oH|<(8efD  
UI>?"b6 L  
设计和优化过程由两步完成： oj1,DU  
1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 cc^[u+  
2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 )W& $FU4JK  
q|+`ihut  
8.系统模拟 4D-4BxN*  
• 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 rpu{YC1C%  
• 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 ()>,L?y  
• 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。 nwm1YPs%v]  
• 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 It/IDPx4ga  
x)<Hr,wd  
l6lyRJ  
=,-&h V  
9. 初始几何光学设计的结果 Y([YDn  
xrPC  
M[@=m[#a  
A#6\5u  
感兴趣的优化函数 VV1I2YcKt  
• 效率满足（>95%） |#
. J  
• 信噪比不满足（<30db） Mh+ym]6\(k  
• 杂散光不满足（>5% #AJo75E%  
Cd"iaiTD0  
*l
[;g  
3bi,9 >%  
10. 后续IFTA优化后的结果 b&V}&9'[M;  
       e5 ?;{H  
wA#w]8SM  
`IQ
76Xl  
Iw<: k  
uzx?U3.\  
感兴趣的优化函数 0Lo)Ni^"  
• 效率满足（>95%） @l:o0(!W  
• 信噪比满足（<30db） [0(+E2/:2  
• 杂散光满足（<5%） ;m+*R/  
E?z~)0z2`  
11.总结 ~j`;$o  
• VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 w<ol$2&B  
• 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 \MA4>  
• 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 f;nO$h[Qb  
• 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。 yRZb_Mq9U  
• VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。