[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。 qA;!P
ql`  
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。 }L|cg2y  
EJByYk   
2．模拟任务 Y^(Nz
N  
nqv#?>Z^OT  
DOE： B[IqLD'6  
相位型衍射 be+]kp  
光束整形器 Y I?4e7Z+  
直径：2mmx2mm SbYsa  
形状：圆形 i_'u:P<t  
相位级次：16  K0 6 E:  
+Rq7m]  
@ak3ZNor  
3.建模任务：入射光场 #J w\pOn  
C<B1zgX  
高斯准直激光光束的光束参数 r1]DkX <6  
b&g`AnYT  
• 波长：632.8nm @C"w 1}  
• 激光光束直径（1/e2）：1mm #U?=D/  
;=i$0w9W  
( L ]C  
6>e YG<y{  
4.建模任务：期望输出光场 .!2Ac  
,/1[(^e  
期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: =JDa[_lpN  
-Izc-W  
• FWHM-直径：0.5mm w=}R'O;k  
• 边缘宽度：50um P$hmDTn72  
• 效率：>95% j"J[dlm2M  
• 信噪比（SNR）：>30dB <1XJa2  
• 杂散光：<5% |$QL>{81  
;Y@"!\t}  
y
^tp^  
hcJny  
5.设计方案 V+dFL9  
ffibS0aM  
• 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）。 ?]Z EK8c  
• 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）。 t=6Wk4  
!vwx0  
'boAv%1_sa  
]>"q>XgnI  
6. 衍射光束整形器会话编辑器 \*x=q20  
?6>rQ6tBv  
• 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 =k|hH~  
• 用户必须输入所需的信息 (.J8Q  
- 入射场 .:?cU#.  
- 期望的输出场=设计目标图样（DTP） h"849c;C.  
- 系统参数 N^U<;O?YDW  
- 制造条件 B>{\qj)%  
-_xC,d
wK  
t^(#~hx  
?:1)=I<A4  
7.设计过程 GTBT0$9g.  
Mz:t[rfs  
Ymr\8CG/  
ypA)G/;  
:1(UC}v  
DUOSL  
设计和优化过程由两步完成： F?!  
1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 4}>1I}!k  
2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 Da WzQe=  
AYLCdCoK.  
8.系统模拟 D-!#TN`Y  
• 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 3V2w1CERE  
• 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 nbM7 >tnsk  
• 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。 e)x;3r"j  
• 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 ;rJ  
D
|BP]j}6  
}5q
jGD  
},'Ij; %%Q  
9. 初始几何光学设计的结果 i@|.1dWh  
$h|rd+},  
nM,5KHU4a  
T.j&UEsd  
感兴趣的优化函数 <1EmQ)B  
• 效率满足（>95%） O&c~7tM%  
• 信噪比不满足（<30db） eODprFkt}
 
• 杂散光不满足（>5% fqgm`4>  
oL69w1  
eS{ xma  
Z" !+p{u  
10. 后续IFTA优化后的结果 Y><")%Q  
       [ queXDn"m  
9v2(cpZ  
e2xqKG  
!agtgS$qII  
F< #!83*%  
感兴趣的优化函数 ->S6S_H/+&  
• 效率满足（>95%） d{LQr}_o$$  
• 信噪比满足（<30db） <(%cb.^c=N  
• 杂散光满足（<5%） b[I;6HW  
-S(_ZbeN  
11.总结 h c9?z}  
• VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 P!JRIw  
• 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 b@&ydgmaQ  
• 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 {lhdropd  
• 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。 XS'0fq
a  
• VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。