[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。 Jg7IGU(dct  
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。 b+{,c@1rd  
eM8u
;i  
2．模拟任务 4pF%G  
py)V7*CgH  
DOE： Am-JB
 
相位型衍射 X2s=~)`#c  
光束整形器 7^S&g.A  
直径：2mmx2mm 3?2;z+cz*u  
形状：圆形 ,"&vhgYU  
相位级次：16 gp;(M~we  
K5!k06;s  
R_/T bz  
3.建模任务：入射光场 dlyE2MiL:  
t
0?
\5q  
高斯准直激光光束的光束参数 -OoXb( I4  
anv_I=  
• 波长：632.8nm $.v5G>-)3  
• 激光光束直径（1/e2）：1mm #*?a"  
~bgFU  
SdN|-'qf  
Dj?95Z,r  
4.建模任务：期望输出光场 jMgNi@  
I
A''-+9  
期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: 9-9`;Z  
7HFw*;  
• FWHM-直径：0.5mm )KkA<O}f  
• 边缘宽度：50um 24]O0K  
• 效率：>95% ZcIwyh(`  
• 信噪比（SNR）：>30dB $YFn$.70\  
• 杂散光：<5% TqCzpf&&h/  
!k Hpw2  
UtY<R  
DOf[?vbu  
5.设计方案 3xbA]u;gp  
E}yl@8g:#  
• 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）。 c[ga@Vy  
• 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）。 l=xy_ TCf  
km.xy_v  
?2QssfB  
gy,B+~p  
6. 衍射光束整形器会话编辑器 Z-Zox-I1}-  
!=Cd1 $<  
• 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 9tqX77UK  
• 用户必须输入所需的信息 yn"8Ma*  
- 入射场 A03,X;S+  
- 期望的输出场=设计目标图样（DTP） KTd4pW?w  
- 系统参数 NmVc2V]I  
- 制造条件 kznmA`#jn  
bv-s}UP0  
 pb6z)8  
n*hHqZl  
7.设计过程 /mF%uI>:  
V;Te =
4  
K%Jy?7 U  
Q(>89*b&  
gtqgf<mS  
e\tcP  
设计和优化过程由两步完成： 44]/rP_m  
1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 =X]$J@j  
2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 yIOoVi\m  
FlgK:=Fmj  
8.系统模拟 =;`+^  
• 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 Ks7DoXCvE  
• 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 !*'uPw:l2  
• 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。 ~;9B\fE`  
• 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 H<Ed"-n$I<  
u#ag|b/C:  
R6ca;  
cEhwv0f!qS  
9. 初始几何光学设计的结果 ix [aS  
[2WJ>2r}6  
ej4xW~_  
2*ZB[5_V  
感兴趣的优化函数 gk1I1)p  
• 效率满足（>95%） j:0(=H!#  
• 信噪比不满足（<30db） eZ8~t/8  
• 杂散光不满足（>5% [f!sBJ!  
]SA]{id+  
g!,>.  
y_;LTCj?  
10. 后续IFTA优化后的结果 Zx@/5!_n.  
       'P3CgpF<Z2  
-NGY+
1  
hB]4Tn5H  
/\q1,}M  
>j%HVRW  
感兴趣的优化函数 /4}{SE  
• 效率满足（>95%） /r^J8B*  
• 信噪比满足（<30db） 1\X1G>60m  
• 杂散光满足（<5%） 0O5(\8jM  
_3i.o$GO  
11.总结 ZaIlo5  
• VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 c!{v/zOz  
• 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 Ei2hI
  
• 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 mR\rK&'6  
• 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。 {9S=:  
• VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。