[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。 @D{KdyW  
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。 o
U056  
[N7{WSZ&  
2．模拟任务 8$6
Y{$&C  
jcuB  
DOE： %E#s\B,w  
相位型衍射 sz:g,}~h  
光束整形器 mZSD(  
直径：2mmx2mm Sdt`i  
形状：圆形 t&H?\)!4  
相位级次：16 cq}EZ@ .  
=Xi07_8Ic<  
wQ^EYKD  
3.建模任务：入射光场 _P0T)-X\(  
YB(Q\hT~\;  
高斯准直激光光束的光束参数 d:BG#\e]v  
coW:DFX  
• 波长：632.8nm B8": 2HrW$  
• 激光光束直径（1/e2）：1mm (gP)%  

;j[>9g  
s/$?^qtyC  
c0,0`+2~  
4.建模任务：期望输出光场 T ]t'39  
f .Q\Z'S^  
期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: o /j*d3  
63\/ * NNB  
• FWHM-直径：0.5mm &e @2  
• 边缘宽度：50um \MyLc/Gh5  
• 效率：>95% J]{QB^?  
• 信噪比（SNR）：>30dB &e E=<x  
• 杂散光：<5% ,:%CB"J  
]A~WIF  
t{xf:~B  
rDm~h~u5  
5.设计方案
^E;kgED5  
K"|l@Q[  
• 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）。 S\:P-&dC  
• 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）。 wPQH(~k:  
ur)9x^y  
idLWe9gC  
4{y)TZ  
6. 衍射光束整形器会话编辑器 tr<Nm6!  
SIBtmm1W  
• 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 )eUh=eW  
• 用户必须输入所需的信息 Sc\*W0m  
- 入射场 zZL6z4g  
- 期望的输出场=设计目标图样（DTP） 3@kf@Vf  
- 系统参数 I(i}c~R  
- 制造条件 3O,+=?VK  
\H1(PA  
@i2E\}  
a L} %2  
7.设计过程 ]D?"aX'q>  
%KsEB*'"  
VJeu8ZJ.  
\:b3~%Fz  
gwLf'  
7I&&bWB  
设计和优化过程由两步完成： kjIAep0rT  
1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 uZNTHD
 
2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 (/=f6^}  
A 9(

x  
8.系统模拟 {#ZlM  
• 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 nEJq_  
• 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 V3&RJ k=b  
• 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。 [)H&
'5 +F  
• 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 y&6FybIz  
WffQ:L?  
NSxoF3  
!\-{D$E?H  
9. 初始几何光学设计的结果 (ceNO4"cZ  
BL0 {HV!  
t)~"4]{*}D  
Lf16j*}-Q  
感兴趣的优化函数 \d6C%S!  
• 效率满足（>95%） APvDP?  
• 信噪比不满足（<30db） FtpK)9/4  
• 杂散光不满足（>5% h?AS{`.1  
@3) (BpFe  
X$HIVxyq2  
M\o9I  
10. 后续IFTA优化后的结果 o2nv+fyW  
       3DzMB?I  
T/b6f;t-s  
B;M?,<%FRU  
(jnQ -  

I5`4Al  
感兴趣的优化函数 p)jk>j B  
• 效率满足（>95%） TITKj?*o  
• 信噪比满足（<30db） y=fx%~<> 8  
• 杂散光满足（<5%） g,Lq)'N;O  
w{Ivmdto  
11.总结 !<j'Ea  
• VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 02f~En}>6  
• 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 C;;Sih5  
• 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 'KP@W9j  
• 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。 .7Dtm<K#  
• VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。