[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。 uERc\TZ  
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。 x]y~KbdeB  
1S.nqOfx  
2．模拟任务 ZL1[Khr,s  
U&`M G1uHe  
DOE： 6"j
q/Pu  
相位型衍射 q'K=Ly+  
光束整形器 lv$tp,+  
直径：2mmx2mm z4{|?0=C  
形状：圆形 f>p;Jh{2fn  
相位级次：16 #1V vK  

5^0W
\  
WnUYZ_+e!  
3.建模任务：入射光场 Bz7T1B&to  
9.1%T06$  
高斯准直激光光束的光束参数 RUO,tB|(_;  
\J9@p  
• 波长：632.8nm Y}nE/bmx&9  
• 激光光束直径（1/e2）：1mm `;QpPSw+  
8LR_K]\  
g%RL9-z  
a8Ci 7<V  
4.建模任务：期望输出光场 roW8 4x  
E(TL+o  
期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: :[\}Hn=  
;uDH&3W  
• FWHM-直径：0.5mm .rN5A+By`  
• 边缘宽度：50um ;t"#7\  
• 效率：>95% MlS<txFPS  
• 信噪比（SNR）：>30dB oryoGy=(yk  
• 杂散光：<5% ^U:pv0Qz  
tR0o6s@v/<  
QXgh[9wG  
3{]i|1&j  
5.设计方案 mv<z%y?Oj  
8n);NZ  
• 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）。 ^aXyho  
• 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）。 ha3 Qx  
&m+s5  
pS*vwYA  
b/5;377_  
6. 衍射光束整形器会话编辑器 b_\aSEaTT  
)Q6R6xW  
• 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 LuR.;TiW  
• 用户必须输入所需的信息 *9?-JBT&F  
- 入射场 e)7[weGN  
- 期望的输出场=设计目标图样（DTP） n1.]5c3p  
- 系统参数 ZqS'xN:k  
- 制造条件 . (Q;EF`_U  
nmS3  
0=L:8&m  
TQ>kmHWf/  
7.设计过程 }UQBaqDH  
:m^eNS6:  
QfT&y &  
T4o}5sq}S  
I)Lg=n$  
}T4"#'`  
设计和优化过程由两步完成： MP;7u%   
1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 O<."C=1~E  
2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 lj
'c0k8  
/Q})%j1S0  
8.系统模拟 )k <ON~x  
• 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 >Y)jt*vQ  
• 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 yxLGseD  
• 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。 V
X2bC(E'%  
• 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 1ciP+->$  
t<~riFs]  
552c4h/T  
T3%yV*F,  
9. 初始几何光学设计的结果 2vu"PeU9  
pbR84g^p.S  
;:8_H0X'K  
Lt|k}p@]  
感兴趣的优化函数 SYeCz(H>d  
• 效率满足（>95%） WLv( K_3Y  
• 信噪比不满足（<30db） jO<K0cc  
• 杂散光不满足（>5% +%$!sp?  
n=L;(jp<j  
p,$1%/m  
rsOon2|  
10. 后续IFTA优化后的结果 =>4>Z_q  
       )Xl/|YD  
}!lLA4XRr  
KX[_eOL  
j}#48{  
@,pO%,E6  
感兴趣的优化函数 M+ 8!#n  
• 效率满足（>95%） Yf7n0Etd,  
• 信噪比满足（<30db） dkLc"$(O
 
• 杂散光满足（<5%） Rfeiv  
`f8{^Rau  
11.总结 )=[K$>0k  
• VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 #O\4XZ,Lv  
• 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 9 qqy(H  
• 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 (ZT*EFhb(  
• 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。 6V*@ {  
• VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。