[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。 eH"qI2A  
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。 H24ate?t,  
Pf^Ly97  
2．模拟任务 CDwFVR'_Af  
wN/*|?`Z  
DOE： .j'@K+<45  
相位型衍射 9-
X{x95]  
光束整形器 S)Ub/`f{s  
直径：2mmx2mm '#pMEVP  
形状：圆形 C[Y%=\6'0  
相位级次：16 vTe$77n
 
MpDdJ,  
hIE%-
gZ/  
3.建模任务：入射光场 `\WcF7  
wfU&{7yt  
高斯准直激光光束的光束参数 V'f&JQA  
.O@q5G  
• 波长：632.8nm {GG~E54&B  
• 激光光束直径（1/e2）：1mm $Hl+iF4j<  
mTI\,x%<OC  
Sm*Jysy`  
auyKLT3C  
4.建模任务：期望输出光场 /: \VwH  
Mo?t[]L  
期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: FBwncG$]F*  
D:RBq\8  
• FWHM-直径：0.5mm <?=mLOo=  
• 边缘宽度：50um ^R8U-V8:  
• 效率：>95% )$Dcrrj  
• 信噪比（SNR）：>30dB kL2Zr  
• 杂散光：<5% {YO%JTQ  
uZ=UBir  

jU3;jm.)  
GWA!Ab'<U  
5.设计方案 >TQBRA;'  
9$\;voo  
• VirtualLab Fusion的衍射光学工具箱提供不同的辅助会话的编辑器来设计光操控元件-主要是衍射光学元件（DOEs）。 Ndug9j\2  
• 对于当前案例，我们使用衍射光束整形器会话编辑器（Diffractive Beam Shaper session editor）。 [iO$ c]!H  
XYxm8ee"j  
N8MlT \+r  
ftI+#0?[!  
6. 衍射光束整形器会话编辑器 q|]0on~]  
+{=_|3(  
• 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 >b!X&JU  
• 用户必须输入所需的信息 -'p@ lk  
- 入射场 "o5gQTwb  
- 期望的输出场=设计目标图样（DTP） A 4W  
- 系统参数 E;GR;i{t  
- 制造条件 Ph
I6dB`  

d;NFkA(df  
mB|mt+  
h<^:Nn  
7.设计过程 #()
c
G  
4htSwK+  
?3"D| cS1  
BHJ'[{U*w  
:hhE=A>X  
7N59B z  
设计和优化过程由两步完成： {i%xs#0h  
1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 TXh@  
2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 UA!Gr3  
J PzQBc5e  
8.系统模拟 ]htZ!; 8J  
• 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 ~q_+;W.  
• 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 c!u}KVH  
• 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。 >&TnTv?I  
• 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 moJT8tb  
}MavI'  
^tKOxW# a  
/4B4IT  
9. 初始几何光学设计的结果 MkNURy>
n&  
HT,kx
 
{EoyMJgz  
kW2nrkF  
感兴趣的优化函数 72`/xryY  
• 效率满足（>95%） 3P^gP32  
• 信噪比不满足（<30db） >pH775I=  
• 杂散光不满足（>5% ,8"[ /@  
2eR+dT  
_hyxKrm' 6  
, w'$T)  
10. 后续IFTA优化后的结果 &pY G  
       <sCq x/L  
&<P^Tvqq&  
Qdr-GODx  
J_[[BJ&}x  
5f*'
wA  
感兴趣的优化函数 ,S0~:c:)  
• 效率满足（>95%） h. (;GJO  
• 信噪比满足（<30db） d,rEEc Y  
• 杂散光满足（<5%） CygV_q
  
>'TD?@sr  
11.总结 .SV3<)  
• VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 HFx"fT  
• 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 //u76nQ  
• 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 PLD'Q,R  
• 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。 ]vkHU6d  
• VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。