[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。 Mp`2[S@$  
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。 (viGL|Ogn  
xvx+a0 A  
2．模拟任务 s8 c#_  
3(n+5~{e  
DOE： 6o4Bf|E]  
相位型衍射 Q"2J2211  
光束整形器 ?z
$^4u3  
直径：2mmx2mm J;AwC>N  
形状：圆形 +#a_Y  
相位级次：16 o+j~~P  
TCI%Ox|a  
PBo;lg`  
3.建模任务：入射光场 #2qDn^s  
] 3UlF'{  
高斯准直激光光束的光束参数 0l&#%wmJ,  
[9U::  
• 波长：632.8nm r{pbUk  
• 激光光束直径（1/e2）：1mm |MQ_VZ{6  

e[)oT  
z;#]xCV  
gcKXda(  
4.建模任务：期望输出光场 O h{>xg  
'l7ey3B%  
期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: fCa*#ME  
lk?@ =U~  
• FWHM-直径：0.5mm .lt|$["  
• 边缘宽度：50um 8pZGu8  
• 效率：>95% =Mby;wQ?|  
• 信噪比（SNR）：>30dB :,'yHVG\  
• 杂散光：<5% BhcTPQsW  
@j/|U04_Z  
"f5neW  
V^[B=|56  
5.设计方案 Q 
eZg l!  
z +NwGVk3  
• VirtualLab Fusion的衍射光学工具箱提供不同的辅助会话的编辑器来设计光操控元件-主要是衍射光学元件（DOEs）。 2YV*U_\L  
• 对于当前案例，我们使用衍射光束整形器会话编辑器（Diffractive Beam Shaper session editor）。 P/e6b .M  
aViZKps`m  
Un.u{$
po  
]8;2Oh   
6. 衍射光束整形器会话编辑器 )GC9%mF;  
V9%!B3Sb  
• 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 {
/E_l  
• 用户必须输入所需的信息 io1hUZ  
- 入射场 #i1z&b#@  
- 期望的输出场=设计目标图样（DTP） zZ*\v  
- 系统参数 X]T&kdQ6q  
- 制造条件 N" =$S|Gs  
r]<?,xx[  
]XS[\qo  
2C59f
Xfd  
7.设计过程 !x@3U^${  
Fk*C8  
r;C BA'Z  
dum(T  
j :$Ruy  
Ak'=/`+p  
设计和优化过程由两步完成： |iLf;8_:  
1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 aSVR+of  
2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 C>gC99  
ucwUeRw,  
8.系统模拟 (ibj~g?U,  
• 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 4;D>s8dgG  
• 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。  Bl1^\[#  
• 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。 qvN`46c  
• 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。
p1`")$  
*Q XUy  
kmZ  U;Z  
EWNm }C9  
9. 初始几何光学设计的结果 hvo7T@*'  
r'E|6_0  
3Q\k!$zq  
_p^&]eQ+k#  
感兴趣的优化函数 g3Z"ri~!G  
• 效率满足（>95%） ,E3Ze*(U  
• 信噪比不满足（<30db） kl[Jt)"4@  
• 杂散光不满足（>5% (D~NW*,9  
E~K5n2CI  
z5q(  
<C{uodFll  
10. 后续IFTA优化后的结果 mF`%Z~}b  
       %Xjg/5G-  
>'g>CD!  
R^+,D  
D wtvtglqV  
=OR"Bd:O  
感兴趣的优化函数 ToE^%J4  
• 效率满足（>95%） :9Mqwgk,;3  
• 信噪比满足（<30db） v~`'!N8  
• 杂散光满足（<5%） 2'T uS?  
m$!Ex}2  
11.总结 kB3@;z:  
• VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 mh"9V5T  
• 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 C]GW u~QF  
• 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 7rSads  
• 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。 yDmx)^En  
• VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。