[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。 ";xG[ne$Be  
展示了可能的期望需求，设计，优化和一个能够生成无散斑高帽的衍射光学元件(DOE)的相位透过率函数的分析。 AU)Qk$
c  
(?~F}u v  
2．模拟任务 bluC P|  
_~6AUwM  
DOE： /Bb\jvk-E  
相位型衍射 /LJ?JwAvg5  
光束整形器 >yT:eG  
直径：2mmx2mm *S;v406  
形状：圆形 )L^WD$"'Q  
相位级次：16 Prr<:q  
RMsr7M4<91  
3"q%-M|+Q  
3.建模任务：入射光场 0xH$!?{b  
_a c_8m  
高斯准直激光光束的光束参数 A87Tyk2Pi  
VP|9Cm=Fg  
• 波长：632.8nm kigc+R  
• 激光光束直径（1/e2）：1mm 6)Oe]{-  
3}XUYF;  
l=kgRh  
3``$yWWg  
4.建模任务：期望输出光场 "j~=YW+l  
1{"e'[L  
期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: '"=C^f  
K\o!  
• FWHM-直径：0.5mm jLcW;7OAC  
• 边缘宽度：50um I:='LH,  
• 效率：>95% G!%1<SLi.  
• 信噪比（SNR）：>30dB KLbP;:sr  
• 杂散光：<5% ?EKYKLwr  
p2tBF98  
]%G[<zD,1  
6nxf<1  
5.设计方案 F*hs3b0Db  
$JcU0tPq0  
• VirtualLab Fusion的衍射光学工具箱提供不同的辅助会话的编辑器来设计光操控元件-主要是衍射光学元件（DOEs）。 _RhCVoeB  
• 对于当前案例，我们使用衍射光束整形器会话编辑器（Diffractive Beam Shaper session editor）。  ~)WE  
l6)*u[}E  
44wY5nYNt  
!AP|ozkL  
6. 衍射光束整形器会话编辑器 [|uAfp5R  
8`'_ckIgr  
• 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 ~vG~Z*F  
• 用户必须输入所需的信息 +-HaYB|p  
- 入射场 j2tw`*S+  
- 期望的输出场=设计目标图样（DTP） 'ApWYt  
- 系统参数 AY|8wf,LS  
- 制造条件 kg+"Ta[9  
aS:17+!  
>.~^(  
^'[Rb!Q8  
7.设计过程 =7#)8p[  
R '"J{oR  
N'|zPFkg  
 03_tt7  
L,Uqt,  
!d%OoRSU'  
设计和优化过程由两步完成： N\ GBjr-d  
1. 基于几何光学进行一个初始的设计。
R6CxNPRJ  
2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 OfY>~d  
:6Bk<  
8.系统模拟 LV'v7 2yUH  
• 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 %xkq
iI3Ff  
• 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 ~
99Ta]U  
• 可以通过光路编辑器（Light Path Editor）的工具（Tools）按钮将这个衍射光学工具箱光路图（Diffractive Optics Toolbox LPD）转换成基本工具箱中的光路图以用于进一步的评估，如下图所示。 hDzKB))<w  
• 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 Ca]vK'(  
}fL8<HM\'c  
A10/"Ec<u  
L 'H1\' o  
9. 初始几何光学设计的结果 aFd ,   
@(&ki~+   
]-["sw  
Y#NlbKkzu  
感兴趣的优化函数 2'_Oi-&  
• 效率满足（>95%） \MX>=  
• 信噪比不满足（<30db） ^MDBJ0 I.  
• 杂散光不满足（>5% /dBQ*f5  
NCl$vc;,  
!f]F'h8  
44($a9oa2  
10. 后续IFTA优化后的结果 Vg&`f  
       l% K9K
e  
cfa#a!Y4  
fHR1kuy  
l'?/$?'e_Z  
?Tt/,Hl?D  
感兴趣的优化函数 LKftNSkg"  
• 效率满足（>95%） 'I*F(4x  
• 信噪比满足（<30db） lg;`ItX]  
• 杂散光满足（<5%） 5H;*Nj@  
.KTDQA
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11.总结 86.!sQ8b  
• VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 6HF
A2~A  
• 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 ${0Xq k  
• 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 UYGl  
• 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。 B5P++aQ  
• VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。