[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。 Hck]aKI+  
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。 2jA{SY-  
uP`Z12&  
2．模拟任务 sf:,qD=z  
^rB8? kt  
DOE： _>o:R$ %}  
相位型衍射 -vAC"8)S  
光束整形器 aG-vtld  
直径：2mmx2mm 3<e=g)F  
形状：圆形 lB8-Z ow  
相位级次：16 %e8@*~h@  
[7:,?$tC  
DHg:8%3x  
3.建模任务：入射光场 ^)470K`%)  
0.Q Ujw  
高斯准直激光光束的光束参数 RF?`vRZOe  
v8wq,CYV  
• 波长：632.8nm G~]Uk*M q  
• 激光光束直径（1/e2）：1mm `_6C{<O  
<jBF[v9*m(  
cRC6 s8  
v1#otrf  
4.建模任务：期望输出光场 VnSCz" ?3  
s2a{>II6  
期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: j
}#w)M  
kl"hBK#D%  
• FWHM-直径：0.5mm W Tcw4  
• 边缘宽度：50um SjK  
• 效率：>95% h<h%*av|  
• 信噪比（SNR）：>30dB %6t
:(z  
• 杂散光：<5% DVO.FTV^`  
i:dR\|B  
cQjv$$&6[  
ImA @}:  
5.设计方案 `](e:be}  
m%0p\Y-/  
• 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）。 Q@=Q0  
• 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）。 Mg+2. 8%  
YByLoM*  
V_)-#=J
 
C;v.S5x  
6. 衍射光束整形器会话编辑器 xn

jf  
hy9\57_#  
• 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 B 5L2<  
• 用户必须输入所需的信息 BqEI(c6  
- 入射场 (xycJ`N  
- 期望的输出场=设计目标图样（DTP） //B&k`u  
- 系统参数 6]i-E>p3R  
- 制造条件 k``_EiV4t  
}ZYd4h|g\z  
@ 8(q$  
L]7=?vN=8  
7.设计过程 @?ebuj5{e  
[\]50=&  
\Zk;ikEY  
C-xr"]#]  
c&6I[R  
b\f O8{k  
设计和优化过程由两步完成： xl{=Y< ;  
1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 7Y lchmd  
2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 \eTwXe]Pv  
j\yjc/m  
8.系统模拟 0J*??g-n  
• 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 t[HE6ea  
• 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 >\R+9p:o  
• 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。 I]|Pq  
• 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 /*~EO{o  
Brw@g8w-X  
AhN4mc@  
?9vuuIE  
9. 初始几何光学设计的结果 IuDS*/Sx  
NCXRevE  
wKh4|Ka  
i%iL[id:w  
感兴趣的优化函数 !"AvY
y9  
• 效率满足（>95%） E#34Wh2z  
• 信噪比不满足（<30db） y G~?MEh{  
• 杂散光不满足（>5% 8bGd} (  
1}+3dB_s  
\0gis#  
Ng&%o  
10. 后续IFTA优化后的结果 6{K,c@VFd  
       :]K4KFM  
eSn+B;  
c2SO3g\"i  
D_2:k'4  
:9afg  
感兴趣的优化函数 rw[ph[\X  
• 效率满足（>95%） W ~<^L\Lu  
• 信噪比满足（<30db） [&[k^C5  
• 杂散光满足（<5%） 'ycJMYP8  
[|wZ77\  
11.总结 ';Ea?ID  
• VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 W.jGGt\<\  
• 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 QpH'P
Yy  
• 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 $QF{iV@6d4  
• 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。 <\y@*fg+  
• VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。