[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。 - x  
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。 -&Rv=q>  
Blpk n1  
2．模拟任务 2dn^K3  
WTSh#L  
DOE： 2b"*~O;  
相位型衍射 78&|^sq  
光束整形器 z0 "DbZ;d  
直径：2mmx2mm 8D*7{Q  
形状：圆形 l]*RiK2AC  
相位级次：16 )x.%P
UA  
n Bu!2c  
(,|,j(=]  
3.建模任务：入射光场 oRV}Nz7hr  
`|t,Uc|7!  
高斯准直激光光束的光束参数 Kd\0nf6  
[&lK.?V)  
• 波长：632.8nm sy&[Q{,4  
• 激光光束直径（1/e2）：1mm i5e10@Q{  
&[E\2 E  
R5HT EB  
sx,$W3zI'G  
4.建模任务：期望输出光场 %>|FJ  
(J:+'u  
期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: LlTD =tJ0  
BA;r%?MRL  
• FWHM-直径：0.5mm k8gH#ENNK  
• 边缘宽度：50um te@m#`p9  
• 效率：>95% h
RkCB  
• 信噪比（SNR）：>30dB J/1kJ@5  
• 杂散光：<5% @*;x1A-]V  
*!5CL'  
N?\X2J1  
)_#V>cvNG  
5.设计方案 +B?qx Q  
PRhC1#  
• 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）。 {oQs*`=l>  
• 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）。 pbMANZU[  
_>gz&  
 3.&BhLT  
6)INr,d  
6. 衍射光束整形器会话编辑器 pc`P;Eui  
)nm+_U  
• 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 JPI%{@Qc^  
• 用户必须输入所需的信息 L8 P0bNi  
- 入射场 EP>u%]#  
- 期望的输出场=设计目标图样（DTP） k+QGvgP[4@  
- 系统参数 `z!AjAT-G  
- 制造条件 FXCBX:LnvU  
u8f\)m  
*>m[ZJd%=  
J;4x$BI  
7.设计过程 XYcZ;Z9:  
|<W$rzM  
$QJ3~mG2  
5`h 6oFxGp  
pqG>|#RG  
i"Jy>'  
设计和优化过程由两步完成： yR$_ZXsd  
1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 3vrVX<_  
2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 cy%M$O|hX5  
O8;/oL4 U  
8.系统模拟 kowS| c#  
• 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 '|C%X7  
• 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 +d, ~h_7!  
• 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。 I;4quFBlMu  
• 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 C:Ef6ZW  
M;A_'h?Z  
V^7.@BeT  
[@i:qB>B  
9. 初始几何光学设计的结果 *HrEh;3^J  
1]xmOx[mb  
^ :VH?I=  
/k.0gYD  
感兴趣的优化函数 pGie!2T E  
• 效率满足（>95%） 1AJ6NBC&c  
• 信噪比不满足（<30db） ;4O[/;i  
• 杂散光不满足（>5% #`Su3~T=S  
:WB uU  
Z`TfS+O6  
/^=1]+_!  
10. 后续IFTA优化后的结果 IMM;LC%rD9  
       ,_V V;P  
poz_=,c  
CE"/&I  
_S9)<RVI+  
45~x #Q  
感兴趣的优化函数 (~~m8VJ>  
• 效率满足（>95%） CCTU-Xz/  
• 信噪比满足（<30db） dGZie.Zx  
• 杂散光满足（<5%） V%-hP~nyBx  
fe\lSGmf  
11.总结 ]B/>=t"E  
• VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 F5?S8=i  
• 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 93*csO?Db  
• 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 J3yK^@&&  
• 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。 Y"FV#<9@7E  
• VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。