[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。 `m'2RNSc+#  
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。 8-8= \  
]s,T` (&  
2．模拟任务 m@HU;J\I  
2~]c`/M3  
DOE： 2?-}(F;Z  
相位型衍射 a.8nWs^  
光束整形器 3v0
)oK  
直径：2mmx2mm uF(-h~  
形状：圆形 uvA}7L{UO  
相位级次：16 E) z g,7Y  
QG9 2^  
7CG_UB  
3.建模任务：入射光场 dwx1EdJ{  
3U:0,-j"  
高斯准直激光光束的光束参数 R!$j_H  
NpRC3^  
• 波长：632.8nm ;utjW1y  
• 激光光束直径（1/e2）：1mm _'j>xK  
#lVVSrF,-  
,sLV6DM  
]Uxx_1$,  
4.建模任务：期望输出光场 $k!@e M/R  
S%%>&^5  
期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: ;UPw;'  
i1G}mYz_  
• FWHM-直径：0.5mm oN _%oc  
• 边缘宽度：50um NU 6P  
• 效率：>95% i!,>3  
• 信噪比（SNR）：>30dB *Li;:b"t  
• 杂散光：<5% +Tu:zCv.  
 ;\iQZ~   
$6oLiYFX;  
5Vvy:<.la  
5.设计方案 LQ{4r1,u]  
}l[t0C t  
• VirtualLab Fusion的衍射光学工具箱提供不同的辅助会话的编辑器来设计光操控元件-主要是衍射光学元件（DOEs）。 g" M1HxlV  
• 对于当前案例，我们使用衍射光束整形器会话编辑器（Diffractive Beam Shaper session editor）。 a<\m` Es=  
1y?TyUP  
3d,|26I7f  
(iS9
4}-)  
6. 衍射光束整形器会话编辑器 e94csTh=  
Y+G4:  
• 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 2+?M(=4  
• 用户必须输入所需的信息 xSLN  
- 入射场 \{~x<<qFd  
- 期望的输出场=设计目标图样（DTP） i.byHz?/  
- 系统参数 +5T0]!  
- 制造条件 DsFrA]  
7qh_URt@  
da2BQ;  
bo@1c0  
7.设计过程 {(aJrSE<z  
"+HZ~:~f  
)T2Sw
z/  
N:&Gv'`  
8`*`4m  
u|w[b9^r  
设计和优化过程由两步完成： E7jv  
1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 nq$^}L3&~  
2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 #U6Wv1H{Lp  

%F{@DN`  
8.系统模拟 R a9/L  
• 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 02=eE|Y@  
• 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 2=U4'C4#  
• 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。 kszYbz"  
• 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 NVOY,g=3X  
{cG&l:-r  
46$5f?Z  
t(s']r  
9. 初始几何光学设计的结果 `@Qq<T}V  
>B3_P4pW9  
sM-k,0z  
:KW   
感兴趣的优化函数 Z4rK$B  
• 效率满足（>95%） YgVZq\AV"  
• 信噪比不满足（<30db） Lo !kv*  
• 杂散光不满足（>5% tF=96u_X  
_\u'~wWl  
)FgcNB1|7  
a7M8sZ?"  
10. 后续IFTA优化后的结果 L]9*^al  
       <ZCjQkka>r  
:x16N|z  
M(5lSu  
n.Ekpq\  
&:Raf5G-E  
感兴趣的优化函数 J/)Q{*`_  
• 效率满足（>95%） [,lBY-Kz+  
• 信噪比满足（<30db） LnM+,cBz  
• 杂散光满足（<5%） tn:tM5m  
j1>1vD-`T  
11.总结 [x9eamJ,H  
• VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 UF0PWpuO  
• 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 Y2Y/laD  
• 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 B6|=kl2C  
• 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。 Uv.{=H:  
• VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。