[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。 1}9@aKM  
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。 ,xNuc$8Jd  
MAhcwmZNy  
2．模拟任务 EI]NOG 0  
HA>b'lqBM  
DOE： (eSa{C\  
相位型衍射 _"=Yj3?G%  
光束整形器 ^b'|`R+~}  
直径：2mmx2mm ]7Tjt A.\q  
形状：圆形 ]V?\Qv/.=  
相位级次：16 rk{DrbRx  
YX,y7Uhn  
rm
<(6zY  
3.建模任务：入射光场 pGh2 4E  
/`3<@{D  
高斯准直激光光束的光束参数 <T{PuS1<o  
3S ,D~L^  
• 波长：632.8nm g*TAaUs|n  
• 激光光束直径（1/e2）：1mm Av]<[ F/  
L+bU~N,+A  
t(}\D]mj  
'*|Wi}0R  
4.建模任务：期望输出光场 Z25^+)uf*U  
Ag^Cb'3X  
期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: #toKT_  
nJNdq`y2  
• FWHM-直径：0.5mm LS*^TA(I[  
• 边缘宽度：50um  k/ls!e?  
• 效率：>95% ?dY}xE  
• 信噪比（SNR）：>30dB y7txIe!<5  
• 杂散光：<5% 22)2o
lU  
UF3WpA  
$d'GCzYvZ  
T]Pp\6ff  
5.设计方案 IMpEp}7  
|W<wPmW_{+  
• VirtualLab Fusion的衍射光学工具箱提供不同的辅助会话的编辑器来设计光操控元件-主要是衍射光学元件（DOEs）。 fE8/tx](  
• 对于当前案例，我们使用衍射光束整形器会话编辑器（Diffractive Beam Shaper session editor）。 y4^6I$M7V  
Tj$D:xKf)  
/{#1w\  
"WV]| TS"]  
6. 衍射光束整形器会话编辑器 a`|&rggN  
bzz=8n  
• 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 FhVi|Va  
• 用户必须输入所需的信息 wK!4:]rhG  
- 入射场 < {$zOF}  
- 期望的输出场=设计目标图样（DTP） Xkk m~sM6  
- 系统参数 Ox#%Dm2  
- 制造条件 m_wBRan  
n(\5Z&  
E=+v1\t)]  
]#z^G  
7.设计过程 UJ3l8 %/`k  
ov.7FZ+
 
fH-V!QY
GF  
ep* (  
D7T(B=S6  
p)NhV  
设计和优化过程由两步完成： why;1z>V  
1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 |#fqHON  
2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 [Dni>2@0  
j?K]0j;  
8.系统模拟 ()i8 Qepo}  
• 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 OsAH!e  
• 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 jl YnV/ ]  
• 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。 A8Tq2]"* S  
• 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 #0V$KC*>  
B/hL  
yu"enA  
{p@uH<)  
9. 初始几何光学设计的结果 ~vgm;O  
8(J&_7u  
KAH9?zI)M  
H}5zKv.T  
感兴趣的优化函数 U2l7@uDr;  
• 效率满足（>95%） AC:cV='  
• 信噪比不满足（<30db） m08:EXP  
• 杂散光不满足（>5% z'OY6  
:\[W]  
;dgxeP;mp  
c~bi ~ f  
10. 后续IFTA优化后的结果 sJu^deX  
       /V}>v
  
4 qM
O@E_  
,*ZdMw!  
A82Bn|J  
,5J-
C!C  
感兴趣的优化函数 SUwSZ@l^|  
• 效率满足（>95%） s8 S[w   
• 信噪比满足（<30db） xLhN3#^m  
• 杂散光满足（<5%） ,w&8 &wj  
c@H:?s!0R  
11.总结 KKpO<TO  
• VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 [ aC7  
• 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 FrXFm+8 F  
• 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 R+,eXjz"  
• 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。 G&8)5d[  
• VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。