[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。 i;pg9Vw  
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。 cA
N8'S(s1  
l\0PwD  
2．模拟任务  6 wd  
2Bi]t%<{  
DOE： b)a5LFt|  
相位型衍射 <mP_K^9c  
光束整形器 ^5MM<73  
直径：2mmx2mm 6Z1O:Bou  
形状：圆形 ,X|FyO(p  
相位级次：16 _S[@?]=`b  
n<|8Onw  
UxMy8}w!y  
3.建模任务：入射光场 27R4B O  
V|A.M-XLv4  
高斯准直激光光束的光束参数 8Y%
  
`6-flc0r  
• 波长：632.8nm aNM*=y`  
• 激光光束直径（1/e2）：1mm SeZ+&d  
?VxQ&^|  
hQ>$"0K  
5Bq;Vb  
4.建模任务：期望输出光场 8~qpOQX^V  
f4\
F:YT  
期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: |H=5Am  
[qxpu{  
• FWHM-直径：0.5mm D*46,>Tv  
• 边缘宽度：50um 1xtS$^APcd  
• 效率：>95% Y,mo}X<>  
• 信噪比（SNR）：>30dB c>
c3qjWY/  
• 杂散光：<5% _`C|K>:  
CBdr1  
-mO<(wfV>  
)
s7EhIP  
5.设计方案 lpd~U2&  
L})fYVX  
• 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）。 P{s1NorKDh  
• 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）。 L4+R8ojG  
k^JgCC+  
`6Q+N=k~Z  
.@r{Tq,%q8  
6. 衍射光束整形器会话编辑器 QH
XpX9  
e7iQG@i7  
• 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 wBI:}N@.  
• 用户必须输入所需的信息 IY~I=}  
- 入射场 p? +!*BZ  
- 期望的输出场=设计目标图样（DTP） ,: z]15fX  
- 系统参数 J#w=Z>oz<  
- 制造条件 u<n['Ur}|  
/ E!6]b/  
\\Zsxya1  
R))4J  
7.设计过程 cWQ &zc  
yq2AZ@}"  
-NzOX"V]3  
vGH]7jht  
bQ?Vh@j(M  
tT A  
设计和优化过程由两步完成： }f{5-iwD}  
1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 DjZTr}%q  
2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 >)[W7h  
1)xj 'n  
8.系统模拟 b V_<5PHP  
• 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 ok-q9dM  
• 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 _=[pW2p  
• 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。 0ly6  |:  
• 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 `LwZ(M-hI  
I?q- :9
:  
n68qxD-X  
RXWdqaENx  
9. 初始几何光学设计的结果 I#F, Mb>:  
oY\;KPz  
:E|+[}|  
*|+$7j  
感兴趣的优化函数 a[=B?Bd  
• 效率满足（>95%） Vn
^8nS  
• 信噪比不满足（<30db） 0!c/4^  
• 杂散光不满足（>5% 1 j|XC  
Q\^BOdX^`  
'o8,XBv-  
pX
NH  
10. 后续IFTA优化后的结果 ZTGsZ}{5  
       UBuG12U4Y  
'7]9q#{su  
: T4ap_Ycq  
{v3@g[:|  
g1UQ6Oa  
感兴趣的优化函数 ;$r!eFY;  
• 效率满足（>95%） !$-QWKD4  
• 信噪比满足（<30db） naY#`xig
 
• 杂散光满足（<5%） +b dnTV6  
=lh&oPc1  
11.总结 }V+&o\4  
• VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 xLbF9ASim  
• 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 AUU(fy#<  
• 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 ,y7X>M2  
• 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。 ?I.bC   
• VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。