[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。 +\fr3@Yc  
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。 C},;M@xV  
'nz;|6uC  
2．模拟任务 0~iC#lHO  
(CJiCtAsl`  
DOE： X
*KQWs.  
相位型衍射 %g5TU 6WP  
光束整形器 j&6,%s-M`a  
直径：2mmx2mm D^baXp8  
形状：圆形 Kyt.[" p  
相位级次：16 5bY
U(]  
$3[IlQ?  
y<W?hE[  
3.建模任务：入射光场 GpMKOjVm|  
`MAee8u'  
高斯准直激光光束的光束参数 =Mzg={)v  
%0fF
_OU  
• 波长：632.8nm 1P. W 34  
• 激光光束直径（1/e2）：1mm MUhC6s\F  
\_Nr7sc\  
11glFe  
/ *RDy!m  
4.建模任务：期望输出光场 x#-uf  
A[oLV"J6x5  
期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: 4.I6%Bq$  
'b:e`2fl  
• FWHM-直径：0.5mm r(y1^S9!8  
• 边缘宽度：50um bE#=\kf|  
• 效率：>95% P~Q5d&1SO  
• 信噪比（SNR）：>30dB uSLO"\zysX  
• 杂散光：<5% zpV@{%VSj  
lhw]?\  
\(Dq=UzQI  
gcqcY  
5.设计方案 #~
3x^4Y  
Fvf308[  
• 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）。 jb~a z  
• 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）。 $/90('D  
S+py\z%  
5LbU'5  
qR4
('  
6. 衍射光束整形器会话编辑器 ?v-IN  
nF~</>  
• 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 E1IRb':  
• 用户必须输入所需的信息 /%EKq+ZP  
- 入射场 7Fw`s@/%  
- 期望的输出场=设计目标图样（DTP） * t6XU  
- 系统参数 5 WSu  
- 制造条件 GenkYtS  
,mEFp_a+  
+(0Fab8g  
]as_7  
7.设计过程 !4GGq  
Ja>UcE29  
T=35?   
["- pylhK  
j!q5Bc?  
#qXE[%  
设计和优化过程由两步完成： Xt~`EN  
1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 zvf:*Na")  
2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 @P#uH5U  
qIcQPJn!}  
8.系统模拟 P1;T-.X~&  
• 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 -FytkM^]6  
• 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 ^'.=&@i-  
• 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。 \?c0XD  
• 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 rLs)
*A!  
$gT+Ue|7  
mE(EyB<  
N(>a-a  
9. 初始几何光学设计的结果 :LBG6J  
`<kHNcm  
@GqPU,RO  
G3n* bv  
感兴趣的优化函数 x- kCNy  
• 效率满足（>95%） vA@Kb3,  
• 信噪比不满足（<30db） T0s7aw[zm  
• 杂散光不满足（>5% s|rlpd4y  
QLH&WF  
TJ[C,ic=D  
D.Rk{0se8  
10. 后续IFTA优化后的结果 vK6YU9W~J  
       >C y  
r`XIn#o  
9)0AwLlv  
`fh^[Q|4n0  
*vv<@+gA  
感兴趣的优化函数 (oX|lPD<b  
• 效率满足（>95%） {k] 2h4 &h  
• 信噪比满足（<30db） X).UvPZ/  
• 杂散光满足（<5%） i)f3\?,,  
mbxJS_P  
11.总结 o0$R|/>i
 
• VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 #q`[(`Bx  
• 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。
0}Rxe  
• 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 *k==2figz  
• 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。 jcHs!   
• VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。