[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。 \Ogs]4  
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。 Q&$2F:4f&  
P2>_qyX  
2．模拟任务 MR,>]| ^  
s Wj:m)  
DOE： ,
o2x,I  
相位型衍射 9u^za!pE  
光束整形器 3kr.'O  
直径：2mmx2mm SP=8v0  
形状：圆形 }uD*\.  
相位级次：16 ME*zMLoF+  
WYvcN8F  
sz7<u|  
3.建模任务：入射光场 laCVj6Rk  
?MRT  
高斯准直激光光束的光束参数 N+UBXhh
  
GOCe&?  
• 波长：632.8nm ZjK'gu8*  
• 激光光束直径（1/e2）：1mm BMzS3;1_  
'eQ*?a43  
7 A{R0@  
gf;B&MM6  
4.建模任务：期望输出光场 d<_IC7$u>  
*[3tGiUJ  
期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: _y[B/C,q  
IjPtJwW`A  
• FWHM-直径：0.5mm [{F;4>g  
• 边缘宽度：50um qpB8ujj<V  
• 效率：>95% ZB$,\|^6  
• 信噪比（SNR）：>30dB \ 0F ey9c  
• 杂散光：<5% -!j5j:RR  
5'rP-z~ u  
(Kkqyrb  
zM%2h:*+{  
5.设计方案 N@? z&urQi  
e&pt[W}X%u  
• 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）。 2G/CN"  
• 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）。 .A6Jj4`-  
F{17K$y  
e>HdJ"S`  
TwZmZE ?!  
6. 衍射光束整形器会话编辑器 .L
3D]  
p?<T _9e  
• 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 Cm6%wAzC  
• 用户必须输入所需的信息 0@jhNtL  
- 入射场 a[BIY&/Q  
- 期望的输出场=设计目标图样（DTP） 3r2e_?m  
- 系统参数 ?&XpwJw:~  
- 制造条件 r[&/*~xL  
>@|XY<  
w2]]##J  
h"
$],=  
7.设计过程 D89(u.h  
UTxqqcqEny  
YLNJ4nE  
RZ9chTX/  
<`=(Ui$fD  
u85Uy yN  
设计和优化过程由两步完成： G4K3qD#+H  
1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 =(as{,j  
2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 k 3oR:  
li)shp)
 
8.系统模拟 :8Ql(I  
• 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 R`>z>!)  
• 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 5PT*b}g@  
• 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。 +Ft@S(IE  
• 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 _Dg|Iz,Uh  
sG k'G573  
OYk/K70l3  
sxn^1|O;m  
9. 初始几何光学设计的结果 E<4'4)FHuQ  
kiR+ Dsl  
!Im{-t  
H.s:a#l?  
感兴趣的优化函数  5wy3C  
• 效率满足（>95%） %D
<>F&h  
• 信噪比不满足（<30db） r|0wIpi6Q  
• 杂散光不满足（>5% J*"G*x#u  
"s rRlu
 
eQ eucmQd{  
T.#Vma  
10. 后续IFTA优化后的结果  <sC.  
       De:| T8&  
UNKr FYl  
L[.RV*sL  
20k@!BNq  

^@n?&  
感兴趣的优化函数 3Ay<2v
  
• 效率满足（>95%） |$.`4h?  
• 信噪比满足（<30db） Qj',&b  
• 杂散光满足（<5%） tG(!d$^  
z(_#C s  
11.总结 {G4{4D }  
• VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 &! MV!9$  
• 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 <gbm 1iEe  
• 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 3!0~/8!f@  
• 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。 DmpG35Jk  
• VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。