[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。 d5j_6X  
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。 qN| fEO>  
U]4pA#*{|  
2．模拟任务 SAv<&  
d+L#t  
DOE： 6tjcAsV  
相位型衍射 8\ha@&p  
光束整形器 ?/#}ZZK^  
直径：2mmx2mm 83ipf"]*  
形状：圆形 e]>ori 8  
相位级次：16 rXi uwz\  
(Ye>Cp+]  
g[z.*y/  
3.建模任务：入射光场 n-;y*kD  
v"DL'@$Ut{  
高斯准直激光光束的光束参数 -M5=r>1;  
p='-\M74K  
• 波长：632.8nm *wbZ;rfF  
• 激光光束直径（1/e2）：1mm A7XnHPIw  
b3$k9dmxV+  
0Fr1Ku!  
,d,\-x-+/  
4.建模任务：期望输出光场 !>^JSHR4t  
Wa"(m*hW  
期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: HL{$ ^l#v  
hq>Csj==@  
• FWHM-直径：0.5mm GR4?BuY,  
• 边缘宽度：50um k!XhFWb  
• 效率：>95% l95<QI  
• 信噪比（SNR）：>30dB L):qu  
• 杂散光：<5%  q" @  
e_3CSx8Cc  
w5C*L)l  
+FFG#6e  
5.设计方案 7Hw<o
jkt  
Kf,-4)  
• 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）。 VrP}#3I  
• 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）。 pb;")Q'  
ZFh+x@  
@$@mqHI}  
y>VcgLIB  
6. 衍射光束整形器会话编辑器 /i|z.nNO  
fp>.Owt%.  
• 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 |PVt}*0"  
• 用户必须输入所需的信息 3eIr{xs  
- 入射场 j0-McLc  
- 期望的输出场=设计目标图样（DTP） 9L eNe}9v  
- 系统参数 uYO|5a<f~  
- 制造条件 *iXe^<6v  
g9h(sLSF  
yWIm&Q:  
rx~[Zs+*  
7.设计过程 yYJY;".H  
0&Gl@4oZ"  
/ci]}`'ws  
FpV`#6i7  
zi]%Zp  
*6ZCDm&N  
设计和优化过程由两步完成： 43:t \  
1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 P<dy3;  
2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 jB$SUO`*  
iAO5"(>}?  
8.系统模拟 =odkz}bU  
• 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 ~.tvrxg  
• 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 h=VqxGC&  
• 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。 %B2XznZ:  
• 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 =J'P.  
YZ}cB  
_cqy`p@"  
Rhgj&4  
9. 初始几何光学设计的结果 n[+'OU[  
4n( E;!s  
70W"G X&  
GUp;AoQ  
感兴趣的优化函数 }U5Y=RYo  
• 效率满足（>95%） 5a`
%)K  
• 信噪比不满足（<30db） dz9Y}\2tf  
• 杂散光不满足（>5% Qc-(*}  
[uuj?Rbd
 
{+T/GBF-K=  
{aq9i  
10. 后续IFTA优化后的结果 'VnwG  
       Se^^E.Z,W  

0~A#>R'
 
3fS}:!sQ
 
xN->cA$A  
<-C!;Ce{  
感兴趣的优化函数 B&KL2&Z~Pq  
• 效率满足（>95%） S\C*iGeqJ  
• 信噪比满足（<30db） %uDG75KP{  
• 杂散光满足（<5%） \{|ImCH  
T|4snU2M  
11.总结 Pe7e?79  
• VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 dDcZ!rRaL@  
• 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 3}Xc71|v  
• 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 sa-9$},z4  
• 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。 0%C^8%(x  
• VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。