[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。 {JdXn  
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。 kP5I+B  
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7K>`  
2．模拟任务 /pRv i>_(:  
#+<YFm\i  
DOE： n:a~=^IV  
相位型衍射 _rSwQ<38>  
光束整形器
|a)zuC  
直径：2mmx2mm P*[wB_^&UP  
形状：圆形 E 6#/@C,  
相位级次：16 O\!'Ds+gX  
LT)I ?ud  
InL_JobE8r  
3.建模任务：入射光场 N~b0b;e  
+b_[JP2  
高斯准直激光光束的光束参数 jBEW("4R  
`s69p'<;p  
• 波长：632.8nm S5gBVGh  
• 激光光束直径（1/e2）：1mm 
I\Y N!  
]*MVC
/R,  
%$Fe
[#1  
<^$ppwk$  
4.建模任务：期望输出光场 Z molL0y  
K20Hh7cVJ  
期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: o;DK]o>kH  
Js:U1q  
• FWHM-直径：0.5mm \(`2@  
• 边缘宽度：50um HP7~Zn)c  
• 效率：>95% 3 [#Rm>,Vu  
• 信噪比（SNR）：>30dB }T PyHq"  
• 杂散光：<5% :W>PKW`^  
xVYa-I[Z  
!ni 1 qM  
UvU@3[fw  
5.设计方案 ^?0'\
Z  
$v_&jE  
• VirtualLab Fusion的衍射光学工具箱提供不同的辅助会话的编辑器来设计光操控元件-主要是衍射光学元件（DOEs）。 iDcYyNE  
• 对于当前案例，我们使用衍射光束整形器会话编辑器（Diffractive Beam Shaper session editor）。 Qe!3ae`Z  
2&pE  
9,&xG\z=  
o&M
.9V?~~  
6. 衍射光束整形器会话编辑器 0$b4\.0>~  
E 6MeM'sx  
• 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 NB44GP1-@  
• 用户必须输入所需的信息 `gCJ[  
- 入射场 2z$!}  
- 期望的输出场=设计目标图样（DTP） CY.92I@S  
- 系统参数 qnQ".  
- 制造条件 /oJ &\pI  
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kA+&T  
_u;pD-  
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7.设计过程 Xf"< >M  
j(k%w  
/kw;q{>?o  
p(="73  
Yv)c\hm(7j  
uzmYkBv  
设计和优化过程由两步完成： f.%3G+  
1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 Zl'/Mxg  
2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 T.')XKP)1N  
ai?N!RX%H  
8.系统模拟 SHB'g){P  
• 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 Z5F#r>>`  
• 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 V )UtU L  
• 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。 IG\Cj7{K^  
• 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 @PLJ)RL  
] >w@@A  
q7_Ttjn-DV  
dIh+h|:  
9. 初始几何光学设计的结果 ~H   
VpB)5>  
K1R?Qt,qDF  
Fv)E:PnKC  
感兴趣的优化函数
 Pw +nO  
• 效率满足（>95%） x@/:{B  
• 信噪比不满足（<30db） f52P1V]  
• 杂散光不满足（>5% f9<"  
]91QZ~
4a  
<I2ENo5?  
\o72VHG66  
10. 后续IFTA优化后的结果 mvTp,^1  
       Z1v~tqx  
E^c*x^  
vGPsjxk&  
<Uj9~yVN]  
P zM yUv  
感兴趣的优化函数 {,*vMQ<^  
• 效率满足（>95%） -])=\n!=  
• 信噪比满足（<30db） Q(q&(/  
• 杂散光满足（<5%） _/%,cYVc8!  
gX-hYQrC  
11.总结 bi",DKU{l  
• VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 %yjD<2J;  
• 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 v@M^ukk'}  
• 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 zA.0Sm  
• 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。 wsH_pF  
• VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。