[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。 t_16icF9U  
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。 jAcKSx$}y"  
liy/
uZ  
2．模拟任务 {jwLVKT$  

VR1[-OE  
DOE： &w`DF,k|  
相位型衍射 ZNDi;6e  
光束整形器 u>vvW|OB[  
直径：2mmx2mm n'q:L(`M  
形状：圆形 79}jK"Gc  
相位级次：16
bWlYQ  
zkqn>  
fI<d&5&g  
3.建模任务：入射光场 UU[z\^w| E  
&Ruq8n<  
高斯准直激光光束的光束参数 Jd v;+HN[  
h<>yzr3fN  
• 波长：632.8nm @x743}Y\  
• 激光光束直径（1/e2）：1mm P zM yUv  
k.c.7%|~;  
2P^qZDG 8I  
7Nk|9t  
4.建模任务：期望输出光场 u3,O)[qV  
HOCj* O4  
期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: /K1cP>oE  
< FO=PM  
• FWHM-直径：0.5mm liLhvcd  
• 边缘宽度：50um dT?3Q;>B?  
• 效率：>95% nf
GI4ZE  
• 信噪比（SNR）：>30dB %.$7-+:7A  
• 杂散光：<5% 1 JIU5u)  
1(:!6PY  
rcMf1\  
eMFxdtH  
5.设计方案 |KS,k|).  

b.\
xPb  
• 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）。 -<5{wQE;|  
• 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）。 %8xRT@Q  
MpZ\j  
'x"(OdM:[  
8=joVbs  
6. 衍射光束整形器会话编辑器 u-4@[*^T$  
-]D
/8,|s  
• 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 6W=V8  
• 用户必须输入所需的信息 qz (x  
- 入射场 |Rhqi  
- 期望的输出场=设计目标图样（DTP） 6(4d3}F  
- 系统参数 T:m" eD;  
- 制造条件 h"0)spF"d  
cY_ke  
Fr  
aVc{ aP  
7.设计过程 SZHgXl3:  
6b'.WB]-  
foQo`}"5  
+>vKI8g*RH  
qa )BbK^i  
4m1r@ $  
设计和优化过程由两步完成： NE8W--Cg|  
1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 PMB4]p%o  
2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 ';/J-l/SE  
LjG^c>[:m  
8.系统模拟 Dpw*m.f  
• 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 Kmx^\vDs  
• 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 Em@:QmEN  
• 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。 <L#d<lx  
• 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 H%>4z3n   
lYQ|NL():  
}>0>OqvF  
9T24dofkJ  
9. 初始几何光学设计的结果 vb6EO[e%I  
c8JW]A`9b)  
"Nj/{BU  
D@*<O=_D(  
感兴趣的优化函数 >{IPt]PCn  
• 效率满足（>95%） ~&73f7  
• 信噪比不满足（<30db） ?s^3o{!<W  
• 杂散光不满足（>5% e;6KxvX~  
UlE%\L0GD&  
s51$x M  
5h#h>0F  
10. 后续IFTA优化后的结果 ;X,u 
  
       e}e8WR=B  
==5F[UX  
?W'p&(;  
\%=\4%:  
N"ga-u  
感兴趣的优化函数 x.?5-3|d$  
• 效率满足（>95%） 5XZ!yYB?  
• 信噪比满足（<30db） mUh]`/MK$  
• 杂散光满足（<5%） {q?&h'#y  
~y!'\d>q<  
11.总结 cqNK`3:.j  
• VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 yJm"vN  
• 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 ]yU"J:/  
• 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 WVbrbs4  
• 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。 8-#%l~dr  
• VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。