[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。 p[b7E`7  
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。 p#z;cjfSt  
7Y)s#FJ  
2．模拟任务 {vjqy&?y  
"`[$&:~  
DOE： -h=c=P  
相位型衍射 LK{a9` h  
光束整形器 uV!MW=
)  
直径：2mmx2mm ea>[BB3#  
形状：圆形 FGDw;lEa9[  
相位级次：16 #c:9V2  
|fx#KNPf]  
wqf&i^_  
3.建模任务：入射光场 ynxWQ%d(`  
%@o&*pF^,  
高斯准直激光光束的光束参数 aK!xRnY  
[rc'/@
L  
• 波长：632.8nm %6"o8  
• 激光光束直径（1/e2）：1mm xTGP  
'H|;%J6d>  
3b,=  
O.dux5lfBd  
4.建模任务：期望输出光场 P&h/IBA_  
JE/l#Q!  
期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: < rv1IJ  
zz[g{[SN  
• FWHM-直径：0.5mm t&8<k+m  
• 边缘宽度：50um UP5%C;  
• 效率：>95% \l>qY(gu  
• 信噪比（SNR）：>30dB ]<Z&=0i#9  
• 杂散光：<5% 8xc8L1;  
anpJAB:1  
neK*jdaP  
x_]",2 W'  
5.设计方案 .QNjeMu.  
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6.RK  
• 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）。 {_": /A  
• 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）。 t*eleNYeS~  
^u=PdBY  
W<Bxm|  
9@kcK  
6. 衍射光束整形器会话编辑器 8+=p8e~An  
iXt4|0  
• 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 ScM}m  
• 用户必须输入所需的信息 Q9Q!9B@  
- 入射场 i0i.sizu  
- 期望的输出场=设计目标图样（DTP） X}_QZO=z  
- 系统参数 &n}8Uw0440  
- 制造条件 )i},@T8[  
tU8g(ep,o  
Z $ p^v*y  
de*,MkZN  
7.设计过程
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Xi1q]ps  
';i"?D?NAk  
6RR4L^(m  
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N"SQt  
<\qY" .`  
设计和优化过程由两步完成： Y*]l|)a6_]  
1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 cq+nWHqF{J  
2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 NN31?wt  
dqIZ#;:g  
8.系统模拟 FKDamHL<  
• 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 ~}hba3&b;#  
• 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 AAeQ-nbP  
• 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。 6,CU)-98G  
• 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 w0q?\qEX  
XhJP87A  
z226yNlS  
9n06n$F  
9. 初始几何光学设计的结果 <k!mdj)  
hX{g]KE>  
U*`  
UKt/0Ze  
感兴趣的优化函数 S,d ngb{  
• 效率满足（>95%） EF*oPn0|  
• 信噪比不满足（<30db） B^Rw?:hN  
• 杂散光不满足（>5% ,qBnqi[  
)]0[`iLe  
< -@,  
LaEX kb*s  
10. 后续IFTA优化后的结果 XL"v21X  
       A?6{  
[[.&,6  
~T;ajvJ  
rFt,36#  
b.w(x*a  
感兴趣的优化函数 pw(U< )  
• 效率满足（>95%） :$X4#k<  
• 信噪比满足（<30db） 5 b#" G"  
• 杂散光满足（<5%） 2V=FWuXC"  
q;Ar&VrlNq  
11.总结 (e bBH  
• VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 g0;&/;"  
• 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 {Q#Fen ;y|  
• 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 *`QdkVER  
• 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。 Z!s>AgH9
u  
• VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。