[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。 hxM{}}.E  
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^zE^:06  
D&o\q68W  
2．模拟任务 \#VWZ\M8a  
p}
pd&ut1  
DOE： \9` ~9#P  
相位型衍射 dhnX\/  
光束整形器 39 zfbxX  
直径：2mmx2mm 6B7*|R>  
形状：圆形 I%Yq86  
相位级次：16 [r3sk24  
8M,@Mbn  
PLz+%L;{  
3.建模任务：入射光场 T|D^kL%m!  
JA9NTu(  
高斯准直激光光束的光束参数 Kb{&a  
jnztCNaX  
• 波长：632.8nm ,]:<l  
• 激光光束直径（1/e2）：1mm \#) YS  
kBrA ?   
W#NZnxOX"  
|nnFjGC`~  
4.建模任务：期望输出光场 myN2G?>;  
sZr \mQ~  
期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: X`WS&!C<  
>4kQ9lXL  
• FWHM-直径：0.5mm ED79a:  
• 边缘宽度：50um (}>)X]  
• 效率：>95% <\Y(+?+uZ  
• 信噪比（SNR）：>30dB  1hi,&h  
• 杂散光：<5% 26k~Z}  
UYJ>L  
<a -a~  
?6&G:Uz/  
5.设计方案 gzSm=6Qw0  

ocK4Nxs  
• 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）。 !^98o:"x  
• 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）。 Vjt7X"_/  
xZ`vcS(  
ip}%Y6Wj  

&-Wt!X 3  
6. 衍射光束整形器会话编辑器 O|=?!|`o  
 WTl0}wi  
• 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 sH2xkUp  
• 用户必须输入所需的信息 j#P4&  
- 入射场 W% Lrp{  
- 期望的输出场=设计目标图样（DTP） VWK/(>TP  
- 系统参数 F}meKc?a  
- 制造条件 u1u;
aG  
{fl[BX]kZ  
&1^~G0Rh\  
`RE>gX  
7.设计过程 %@)q=*=y  
iM:-750n/  
M.MQ?`_"b  
4]0:zS*O  
nXb_\9E  
w~crj$UM  
设计和优化过程由两步完成： n[K%Xs)  
1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 W|rAn2H  
2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 N2[jBy8M  
c?c\6*O  
8.系统模拟 e@Ev']  
• 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 PZZPx<?N  
• 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 7SYe:^Dx  
• 可以通过光路编辑器（Light Path Editor）的工具（Tools）按钮将这个衍射光学工具箱光路图（Diffractive Optics Toolbox LPD）转换成基本工具箱中的光路图以用于进一步的评估，如下图所示。 |4j6}g\  
• 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 #<m2Xo?d]  
04v ~K  
B= E/|J</  
Zj ` ;IYFG  
9. 初始几何光学设计的结果 DaHbOs_<  
S[
"r @<  
V3VTbgF  
t4:/qy  
感兴趣的优化函数 5? Y(FhnIC  
• 效率满足（>95%） l,b,U/3R.  
• 信噪比不满足（<30db） /=9dX; #  
• 杂散光不满足（>5% s%Ph  
)t-P o'RW  
>Sk%78={R  
4,X CbcC  
10. 后续IFTA优化后的结果 q^wSM  
       hH;i_("i(h  
=+DhLH}8  
Bt$,=k  
&K[~Ab_  
+/mCYI  
感兴趣的优化函数 >>C S8  
• 效率满足（>95%） tK*y/S  
• 信噪比满足（<30db） ><S2o%u~  
• 杂散光满足（<5%） D^F=:-l m  
'3Fb[md54  
11.总结 Y*#TfWv:  
• VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 p^ROt'eQ<  
• 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 \j wx
W6>  
• 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 ~/aCzx~  
• 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。 KY%qzq,n  
• VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。