[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。 #%7)a;'  
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。 Lv UQ&NmY  
uN8RG_Mb  
2．模拟任务 '8w>=9Xl  
Gy)2  
DOE： #g=
  
相位型衍射 `Vl9/IEk  
光束整形器 1V.oR`&2E  
直径：2mmx2mm R9\ )a2  
形状：圆形 <NWq03:&  
相位级次：16 A~}5T%qb  
A<''x'\
/  
nM
|Cv  
3.建模任务：入射光场 Q@KCODi  
-}(2}~{e(  
高斯准直激光光束的光束参数 GRh430V[  
6GA+xr=  
• 波长：632.8nm [h63*&  
• 激光光束直径（1/e2）：1mm S#:l17e3  
\zKO5,qw  
s@IgaF {  
_;M3=MTM9  
4.建模任务：期望输出光场 %+^Qs\j  
T>68 ,; p  
期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: l"-Z#[  
8W Etm}  
• FWHM-直径：0.5mm Z+=M_{`{  
• 边缘宽度：50um G>Hg0u0!,  
• 效率：>95% _ee<i8_Va  
• 信噪比（SNR）：>30dB sGa}Cf;H@g  
• 杂散光：<5% LUdXAi"f  
F1meftK  
EF6h>"']/  
*:"@
  
5.设计方案 V50
3  
T+e*'<!O  
• 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）。 >x>/
}`  
• 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）。 +PS jBO4!  
Dxy^r*B  
J$5Vjh'aM
 
|az2vD6P  
6. 衍射光束整形器会话编辑器 v7n@CWnN  
df!i}L  
• 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 flT6y-d  
• 用户必须输入所需的信息 uP+VS>b  
- 入射场 d6W\ \6V  
- 期望的输出场=设计目标图样（DTP） U*b7 Pxq;  
- 系统参数 jD${ZIv  
- 制造条件 \<ysJgqUG  
|kP utB  
P?S]Q19Q4  
C]p@7"l  
7.设计过程 -n8d#Qm)  
hD=.rDvO  
Uo71C4ev  
c_8<N7 C  
sM+~x<}0  
m7DKC,  
设计和优化过程由两步完成： K_@?Q@#YhR  
1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 @$~IPg[J  
2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 ?w+ V:
D  
Q;J( 5;  
8.系统模拟 M~N/er  
• 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 u~aRFQ:  
• 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 }opw_h+/F  
• 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。 S'5Zy} +x  
• 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 (|F.3~Amq  
] |nW  
^sB0$|DU  
_&/ {A|n  
9. 初始几何光学设计的结果 Fj(GyPFG  
ZXGi> E
 
f:-l}Zj  
bMxK@$G~  
感兴趣的优化函数 ~`C_B]3|  
• 效率满足（>95%） SI=u-'%  
• 信噪比不满足（<30db） X fqhD&g  
• 杂散光不满足（>5% -sfv"?  
A4cOnG,  
DL?nvH  
P6R_W  
10. 后续IFTA优化后的结果 ,|B-Nq  
       S YDE`-  
t2s/zxt  
B+snHabS6  
(Xcy/QT  
{BT/P!  
感兴趣的优化函数 XIbZ_G^ +D  
• 效率满足（>95%） -~|{q)!F  
• 信噪比满足（<30db） !7 dct#4  
• 杂散光满足（<5%） s0^(yEcq  
?)y^ [9  
11.总结 dniU{v  
• VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 AoeRoqg&#  
• 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 `}$o<CJ  
• 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 Ph1XI&us9  
• 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。 L]|mWyzT  
• VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。