[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。 X}?`G?'  
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。 VEAf,{)Q  
Sp+ zP-3  
2．模拟任务 02Z>#AE  
8=;'kEU  
DOE： (<f`}, QxD  
相位型衍射 DgOO\
 
光束整形器 9!hiCqA&  
直径：2mmx2mm B%95M|  
形状：圆形 >"qnuv G  
相位级次：16 Ps3wg=ni[  
2CX'J8Sy  
=n_r\z  
3.建模任务：入射光场 t!MGSB~  
7~@q#]U[  
高斯准直激光光束的光束参数 #QdBI{2  
yyZV/ x~  
• 波长：632.8nm 3DH} YAUU  
• 激光光束直径（1/e2）：1mm O)g\/uRy  
.Y}~2n  
,k}-I65M*t  
Ew>E]Ys  
4.建模任务：期望输出光场 Kj|l]'  
\v(}@zcB|  
期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: gkDyWZG B  
Q/EHvb]  
• FWHM-直径：0.5mm ?Rlo<f:Mf  
• 边缘宽度：50um -ea":}/  
• 效率：>95% ~Rx:X4|H  
• 信噪比（SNR）：>30dB ^8p=g-U\  
• 杂散光：<5% qV^Z@N+,  
};5d>#NK,Y  
+Tnn'^4  
`Paz   
5.设计方案 GAK!qLy9  
sTx23RJ9  
• 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"NR-iU  
• 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）。 &s.S)'l4l  
.!yXto:  
]"Y? ZS;H  
*3;H6   
6. 衍射光束整形器会话编辑器 ^
m^4LDt  
$n |)M+d  
• 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 CmyCne   
• 用户必须输入所需的信息 rr/0pa$  
- 入射场 I<p- o/TP  
- 期望的输出场=设计目标图样（DTP） 5U[m]W=B  
- 系统参数 "
`l8*]z  
- 制造条件 `acX1YWh5  
hS<lUG!9UJ  
7noxUGmFw  
]3B8D<p  
7.设计过程 )$[.XKoT
 
n#F:(MSOp  
T0=8 U; =  
~4e4Gyx c  
mUFg(;ya  
MM_c{gFF  
设计和优化过程由两步完成： 'Em5AA`>  
1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 QahM)Gb  
2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 |Nx7jGd:i  
KxZup\\:v  
8.系统模拟 0$8iWL  
• 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 5Q
$6~\  
• 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 $\:;N]Cs~0  
• 可以通过光路编辑器（Light Path Editor）的工具（Tools）按钮将这个衍射光学工具箱光路图（Diffractive Optics Toolbox LPD）转换成基本工具箱中的光路图以用于进一步的评估，如下图所示。 Fp3NWvu  
• 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 lOk'stLNa&  
%kB84dE  
JL[xrK0  
46p%y  
9. 初始几何光学设计的结果 B.O &KRo  
oT=XCa5  
J['pBlEb\  
U]!~C 1cmw  
感兴趣的优化函数 /XfE6SBz  
• 效率满足（>95%） B!>hHQ2  
• 信噪比不满足（<30db） {,kA'Px)  
• 杂散光不满足（>5% M$@Donx  
Szz:$!t  
~yrEB:w`_  
NT3Ti ?J,  
10. 后续IFTA优化后的结果 X:3W9`s)*  
       >ZX&2 {
 
Gp&o  
l)1FCDV  
aJAQ G  
aaa6R|>0  
感兴趣的优化函数 _VvXE572  
• 效率满足（>95%） ,\2w+L5TD  
• 信噪比满足（<30db） (g>8!Gl  
• 杂散光满足（<5%） 'aLTiF+  
3rRN~$  
11.总结 Tj[=E  
• VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 $0(~ID  
• 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 KG8:F].u(  
• 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 }{3
XbvC  
• 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。 nqnVFkGd9  
• VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。