[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。 i50^%,  
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。 t@EHhiBz  
9y"*H2$#  
2．模拟任务 Doy7prKI8  
6<<i
hm+  
DOE： h"G#} C]  
相位型衍射 3 aG?^z  
光束整形器 'PrrP3lO_~  
直径：2mmx2mm $u./%JS  
形状：圆形 aYQIe7J90J  
相位级次：16 BI-xo}KI  
.DSmy\FI5  
Mrlv(1PQT  
3.建模任务：入射光场 k:0HsN!F9  
Cuq=>J  
高斯准直激光光束的光束参数 RcH",*U  
AA$-Lx(UJk  
• 波长：632.8nm (1(dL_?  
• 激光光束直径（1/e2）：1mm k%)QrRnB  
BK8)'9/  
P*6B+8h"5g  
r4h4A w{  
4.建模任务：期望输出光场 Zg/ra1n  
Zi fAn  
期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: Em8C +EM  
iIoeG_^*Y  
• FWHM-直径：0.5mm 'e;]\< 0z  
• 边缘宽度：50um &i,xod6$  
• 效率：>95% W])<0R52  
• 信噪比（SNR）：>30dB aoh"<I%]>4  
• 杂散光：<5%  ^F `   
V!F# ek:  
tTB,eR$  
V3NQij(  
5.设计方案 }Zue?!KQ  
)8:Ltn%  
• 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）。 r_f?H@v  
• 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）。 [Az<E3H"  
XP"lqy
Ai  
[wJM=`!W  
e:E:"elr]  
6. 衍射光束整形器会话编辑器 FDA``H~  
-# [=1Y  
• 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 5 #)5Z8`X  
• 用户必须输入所需的信息 K"O+`2$  
- 入射场 ]4m;NId  
- 期望的输出场=设计目标图样（DTP） |?=K'[5  
- 系统参数 ^#T@NN0T  
- 制造条件 .mzy?!w0q  
"|yuP1;L  
k[0Gz  
[;`B  
7.设计过程 /*)zQ?N  
-s5j^U{h|  
J|-X?V;ZW  
*"\QR>n  
(,wIbwa  
5G"DgG*<  
设计和优化过程由两步完成： $^F L*w  
1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 bhqBFiuhH  
2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 88]V6Rm9[*  
AM4lAq_  
8.系统模拟 \a+.~_iL|  
• 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 SW!lSIk  
• 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 WdEVT,jjh  
• 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。 p.1@4kgK&r  
• 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 Ib(q9!L  
/a}F;^  
uIOnP  
}w{6Ua  
9. 初始几何光学设计的结果 P;7JK=~k  
A}Q6DHh26  
z']TRjDbT  
Id6H~;  
感兴趣的优化函数 v]UT1
d=_T  
• 效率满足（>95%） s&UuB1  
• 信噪比不满足（<30db） iI|mFc|V  
• 杂散光不满足（>5% [Yr}:B <  
=hZ#Z]f  
M3m!u[6|  
6'YT3=  
10. 后续IFTA优化后的结果 PE $sF]/  
       d??;r:  
cEI "  
BG>fLp  
h$p]M^Z7  
B2p/  
感兴趣的优化函数 :w|ef;  
• 效率满足（>95%） >Q5et1c  
• 信噪比满足（<30db） g=)B+SY'  
• 杂散光满足（<5%） US5]@!  
CD}::7$  
11.总结 99<]~,t=5  
• VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 uDhe )  
• 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 _yH{LUIj  
• 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 8DAHaS;  
• 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。 ~ _ ogeD  
• VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。