[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。 5*r5?ne  
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。 iLJBiZ+  
? -`8w _3  
2．模拟任务 !i?aRI/6  
Y .\<P*iO  
DOE： Pxe7 \e  
相位型衍射 hZeF? G)L'  
光束整形器 %scQP{%aD  
直径：2mmx2mm <5sP%Fs)  
形状：圆形 f&`yi
y_  
相位级次：16 $O^U"  
uKd79[1  
-Oc  
3.建模任务：入射光场 h v/+  
c"^g*i2&0  
高斯准直激光光束的光束参数
khfWU  
"!_,N@\t  
• 波长：632.8nm WEk3 4crk  
• 激光光束直径（1/e2）：1mm \xexl1_;  
Gque@u  
]`_eaW?Ua  
 '' Pfs<!  
4.建模任务：期望输出光场 gatxvR7H  
L$ ZZ]?7j  
期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: 8Hh=Sp^  
)dZ1$MC[  
• FWHM-直径：0.5mm UaV8!Z>  
• 边缘宽度：50um bKP@-<:]  
• 效率：>95% u4.2u}A/R%  
• 信噪比（SNR）：>30dB Ls(l  
• 杂散光：<5% E
bytvs,w  
uw9w{3]0f  
R#Hz%/:|A  
P_%kYcX'  
5.设计方案 u13v@<HGc  
T,fDH!a  
• VirtualLab Fusion的衍射光学工具箱提供不同的辅助会话的编辑器来设计光操控元件-主要是衍射光学元件（DOEs）。 "BD$-]  
• 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）。 8Xk,Nbcqt  
pJPP6Be<  
;0]s:0WD0P  
hR%2[lBn!]  
6. 衍射光束整形器会话编辑器 C+X-Cp  
OA{PKC  
• 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 LQ.0"6oj  
• 用户必须输入所需的信息 1\ab3n  
- 入射场 )b;}]C  
- 期望的输出场=设计目标图样（DTP） %~^:[@xa*  
- 系统参数 Cy'! >  
- 制造条件 "IKbb7x  
[Cf{2WB:7  
:dj=kuUTbu  
Q'
K[?W|C  
7.设计过程 } {<L<  
t[Ywp!y[  
Jqgo\r%`  
UA}N  
EK<ly"S.  
37nGFH`K2m  
设计和优化过程由两步完成： W"ldQ  
1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 }@Ou]o  
2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 A<<Bm M.%  
`w/b];e1)  
8.系统模拟 %8~g#Z  
• 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 7=[/J*-m  
• 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 DS6g_SS3  
• 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。 cy!;;bB  
• 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 <J.-fZS%  
,G!mO,DX  
f4r)g2Zb[  
fT  
9. 初始几何光学设计的结果 8u4FagQ,  
sRDxa5<MD  
=%oQIx  
p|o?nI  
感兴趣的优化函数 a7wc>@9Q,  
• 效率满足（>95%） i
!dQ Sdf  
• 信噪比不满足（<30db） +o^sm'$  
• 杂散光不满足（>5% YB3?Ftgw  
El4SL'E@  
.[8g6:>  
P*.0kR1n  
10. 后续IFTA优化后的结果 w^wh|'u^_@  
       Q_M:v  
9  7Mi{Zz  
z{ MO~d9  
bbxo!K m"  
:zLeS-  
感兴趣的优化函数 !;h`J:dN  
• 效率满足（>95%） l"app]uVZ  
• 信噪比满足（<30db） HA0Rv#p  
• 杂散光满足（<5%） ~#y(]Xec2  
?)L
X4GY  
11.总结 yy#4DYht  
• VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 +je{%,*  
• 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 JPGEE1!B{b  
• 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 *#g[ jl4  
• 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。 _8'z"wF  
• VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。