[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。 HAMps[D[  
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。 ZvW&%*k=  
 1O@cev;  
2．模拟任务 8'mm<BV;sT  
uBBW2  
DOE： Fk&A2C}$b  
相位型衍射 ~2?UEv6  
光束整形器 %'[ pucEF  
直径：2mmx2mm %{";RfSVX%  
形状：圆形 azpXE  
相位级次：16 SrSm%Dv  
IHf#P5y_  
M%FKg/  
3.建模任务：入射光场 x\6i(k-  
ZfIeq<8_  
高斯准直激光光束的光束参数 0'tm.,  
#Xd#Ncj  
• 波长：632.8nm &pLCN[a  
• 激光光束直径（1/e2）：1mm ,DWC=:@X  
08E,U  
R{Qvpd$y  
I}7=\S/@  
4.建模任务：期望输出光场 d0@czNWIC  
q e;O Ox  
期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: tM{U6k  
uB uwE6  
• FWHM-直径：0.5mm jj"?#`cW  
• 边缘宽度：50um .(8eWc YK  
• 效率：>95% =)y=39&;/  
• 信噪比（SNR）：>30dB _<G%  
• 杂散光：<5% h2Jdcr#@FF  
dq$CCOC^F  
r=pb7=M#LN  
oq}Q2[.b  
5.设计方案 xDBHnr}[  
{uMqd-Uu  
• VirtualLab Fusion的衍射光学工具箱提供不同的辅助会话的编辑器来设计光操控元件-主要是衍射光学元件（DOEs）。 {V9}W<  
• 对于当前案例，我们使用衍射光束整形器会话编辑器（Diffractive Beam Shaper session editor）。 Oe%jV,S|V  
) "Toh=x]  
QG=&{-I~[3  
#pw=HHq*(  
6. 衍射光束整形器会话编辑器 
V{G9E  
PyfOBse}r  
• 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 C:d$
 
• 用户必须输入所需的信息 6J%+pt[tu  
- 入射场 z;EnAy{9  
- 期望的输出场=设计目标图样（DTP） 0NWtu]9QC  
- 系统参数 yS:1F PA$_  
- 制造条件 :,(ZMx\  
ec` $2u  
ewcgg  
V2?&3Z)W  
7.设计过程 "ZyWU f  
~_Mz05J-\_  
2i~qihx5^  
g"Z X
1X  
iy_\1jB0  
J]|lCwF  
设计和优化过程由两步完成： \aO.LwYm;:  
1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 ZXj;ymC'  
2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 NCM&6<_  
/y"Y o  
8.系统模拟 t7p`A8
&  
• 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 Soa5TM  
• 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 UMJ>6Ko8  
• 可以通过光路编辑器（Light Path Editor）的工具（Tools）按钮将这个衍射光学工具箱光路图（Diffractive Optics Toolbox LPD）转换成基本工具箱中的光路图以用于进一步的评估，如下图所示。 K9y!ZoB  
• 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 grhwPnKl  
_(8HK  
7E9h!<5v  
IFY,j8~q  
9. 初始几何光学设计的结果 ep<2u x  
k(;c<Z{?1  
<IBz
h_  
Y Hv85y  
感兴趣的优化函数 oGLSk(T&I  
• 效率满足（>95%） \ns#l@B  
• 信噪比不满足（<30db） I!;#Nk>  
• 杂散光不满足（>5% FT* o;&_QS  
vx\h Njb  
,SAS\!hsE  
.#b!#  
10. 后续IFTA优化后的结果 {-]/r  
       &:` 7  
),-4\!7  
Dn?P~%  
RkJ\?  
I/s?]v  
感兴趣的优化函数 F62arDA  
• 效率满足（>95%） 6#k Ap+g7  
• 信噪比满足（<30db） {O,Cc$_  
• 杂散光满足（<5%） |^m
l|cb  
<L__;j1Wx  
11.总结 1b'1vp  
• VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 &0 VM <  
• 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 wo[W1?|s  
• 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 BV&}(9z  
• 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。 1!/ U#d"  
• VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。