[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。
#<PdZl
R  
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。 PoJyWC  
eW)I}z+{  
2．模拟任务 2S6EDXc  
ug,|'<G+  
DOE： RG3G},Q   
相位型衍射 t"p#iia  
光束整形器 /&d`c=nH  
直径：2mmx2mm KL mB  
形状：圆形 cOZ^huK  
相位级次：16 -ikuj  
b=UMoWS  
<M?#3&5A  
3.建模任务：入射光场 .4W>9 8  
"T%'Rp`j|  
高斯准直激光光束的光束参数 .b`P!  
^(JHRH~=h  
• 波长：632.8nm nE0~Y2  
• 激光光束直径（1/e2）：1mm Mgs|*u-5  
(I ds<n"  
VQ<i$ I  
zlztF$Bo  
4.建模任务：期望输出光场 h;p%EZ  
_`{{39 F  
期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: F6c[v|
3  
RhNaYO  
• FWHM-直径：0.5mm wV&f|JO0+  
• 边缘宽度：50um nvK7*-  
• 效率：>95% Pd "mb~  
• 信噪比（SNR）：>30dB tW:/R@@  
• 杂散光：<5% wv.Ulrpx.  
K}<!{/fi)  
<o7#?AcPu  
Y0yO`W4  
5.设计方案 x<j"DS}S)D  
AV 5\W}  
• VirtualLab Fusion的衍射光学工具箱提供不同的辅助会话的编辑器来设计光操控元件-主要是衍射光学元件（DOEs）。 {&EZ>r-  
• 对于当前案例，我们使用衍射光束整形器会话编辑器（Diffractive Beam Shaper session editor）。 s!/holu  
JX/4=..  
)g:,_1s)|  
B/D\gjb  
6. 衍射光束整形器会话编辑器 C$td{tM  
rKQASRF5*  
• 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 iQzX-a|4]  
• 用户必须输入所需的信息 TflS@Z7C  
- 入射场 #O9*$eMw  
- 期望的输出场=设计目标图样（DTP） +>:}req  
- 系统参数 IO!1|JMr6  
- 制造条件 +:]Aqyc\  
;IuK2iDt<  
wvmg)4
,  
PWk?8dL-  
7.设计过程 zRy5,,i5=[  
n*m"L|:ff  
f;Bfh3  
!jnqA Z  
.5!sOOs$P  
=tc`:!$  
设计和优化过程由两步完成： \l]pe|0EW  
1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 +dgo-)kP(_  
2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 Wz-3?EQ  
w38c  
8.系统模拟 `$V[;ld(mz  
• 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 RZ|HwYG  
• 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 xZP
>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。 "37@Zt  
• 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 c BHL,  
'9 *|N=  
mS:j$$]u  
c8-69hb?  
9. 初始几何光学设计的结果 YBtq0c  
J+@MzkpK  
1<W4>~,wj  
:m*!?QGdL  
感兴趣的优化函数 \]U<hub  
• 效率满足（>95%） <84C tv  
• 信噪比不满足（<30db） }$Hs;4|  
• 杂散光不满足（>5% K_AtU/  
^Y{6;FJ  
h0F0d^W.  
M<A;IOpR+  
10. 后续IFTA优化后的结果 8O8\q ;US  
       "%oH@ =  
FQk_#BkK  
8! H8[J  
k5aa>6K  
?qg^WDs$  
感兴趣的优化函数 s-,=e  
• 效率满足（>95%） 0'yG1qG  
• 信噪比满足（<30db） smfG,TI  
• 杂散光满足（<5%） nDHHYp
 
}uF[Ra  
11.总结 xb =
8t!  
• VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 |rE!   
• 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 t} *l?$`  
• 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 ,DQGv_  
• 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。 <XQN;{xSa  
• VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。