[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。 Z@;jIH4 (  
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。 Ft)t`E'%j  
HE*7\"9  
2．模拟任务 \5t`p67Ve_  
1V-=$Q3 V7  
DOE： 7t ZW^dF  
相位型衍射 sKe,  
光束整形器 Fq vQk  
直径：2mmx2mm 1XqIPiXJ  
形状：圆形 3w t:5 Im  
相位级次：16 qUifw @  
fL(':W&n-  
v&p,Clt-2  
3.建模任务：入射光场 P#w}3^  
(m<R0  
高斯准直激光光束的光束参数 7fap*  
/_$~rW  
• 波长：632.8nm 6e-#XCR{  
• 激光光束直径（1/e2）：1mm $7msL#E7  
#L_@s d  
?(fQ<i n  
7vii9Am7  
4.建模任务：期望输出光场 F5<"ktnI  
yB0jL:|a  
期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: S9$o  
->#y(}  
• FWHM-直径：0.5mm ;%BhhmR)[  
• 边缘宽度：50um bc `UA  
• 效率：>95% hZp=BM"bJ  
• 信噪比（SNR）：>30dB <^CYxy  
• 杂散光：<5% J ZVr&KZN  
/1IvLdPIu  
IUluJ.sXIf  
H;b8I  
5.设计方案 ^;0~6uBEJr  
T[i7C3QS  
• VirtualLab Fusion的衍射光学工具箱提供不同的辅助会话的编辑器来设计光操控元件-主要是衍射光学元件（DOEs）。 ` (7N^@  
• 对于当前案例，我们使用衍射光束整形器会话编辑器（Diffractive Beam Shaper session editor）。 rFKo E%  
[ED!J~lg8  
[>b  '}4  
jf$JaY  
6. 衍射光束整形器会话编辑器 P3+)pOE-SI  
<{$ev&bQ  
• 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 )p^m}N 6M]  
• 用户必须输入所需的信息 e*Uz#w:  
- 入射场 K)yCrEZ  
- 期望的输出场=设计目标图样（DTP） ~bQFk?ZN+  
- 系统参数 <bEN8b  
- 制造条件 c'4>D,?1  
*\=2KIF'  
wm); aWP  
u~'m7  
7.设计过程 d%}crM-KTL  
DePV,.  
F,'^se4&  
1Pud,!\%q  
LVPt*S=/  
,H.(\p_N  
设计和优化过程由两步完成： Ybs=W<-  
1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 1_Dn?G^H  
2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 .yctE:n  
5uQv  
8.系统模拟 t 3(%UB  
• 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 N oX_?  
• 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 @D.R0uM  
• 可以通过光路编辑器（Light Path Editor）的工具（Tools）按钮将这个衍射光学工具箱光路图（Diffractive Optics Toolbox LPD）转换成基本工具箱中的光路图以用于进一步的评估，如下图所示。 v YRt2({}Z  
• 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 Z]mM  
pRQfx^On  
jOoIF/So  
,omp F$%  
9. 初始几何光学设计的结果 g5kYyE  
MZUF! B  
d8Q_6(Ar|  
$\YLmG  
感兴趣的优化函数 GW>7R6i  
• 效率满足（>95%） ,z?<7F1q=  
• 信噪比不满足（<30db） *_4n2<W$  
• 杂散光不满足（>5% dO 1-c`  
% +kT  
Pe+ 8~0o=R  
CX&yjT6`  
10. 后续IFTA优化后的结果 nLFx/5sL  
       *j_fG$10g  
&xGfkCP.]  
"oE^R?m  
!7IT~pO`  
1jUhG2y  
感兴趣的优化函数 ^*cMry  
• 效率满足（>95%） v@$evmA  
• 信噪比满足（<30db） h}anTFKP  
• 杂散光满足（<5%） y(c|5CQ  
_SBp66 r  
11.总结 Ie^Dn!0S  
• VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 s0XRL1kWr  
• 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 +!L_E6pyXE  
• 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 ADLa.{  
• 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。 ;+r)j"W  
• VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。