[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。 ^hwTnW9Z1:  
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。 35#"]l"  
)K0rPnYV  
2．模拟任务 mm`yu$9gbP  
<QRRD*\  
DOE： Z&Z=24q_  
相位型衍射 FHyyZ{"  
光束整形器 x)2ZbIDB:"  
直径：2mmx2mm &Ht5!zuW,  
形状：圆形 -]Q6Ril  
相位级次：16 8(GJz ~y  
-* piC(  
oAq<ag\qV  
3.建模任务：入射光场 I(
0 *cWO  
CDDOm8  
高斯准直激光光束的光束参数 ]n&Eb88  
g
O]jeO  
• 波长：632.8nm Ub*O*nre  
• 激光光束直径（1/e2）：1mm R(cM4T.a  
uY$BZEuAZ  
JQ"w{O  
=bl6:  
4.建模任务：期望输出光场 *gL-v]V  
jf~-;2  
期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: KIHr%  
A{KF<Omu  
• FWHM-直径：0.5mm ~V!gHJ5M  
• 边缘宽度：50um }>~]q)]  
• 效率：>95% Jhr3[A  
• 信噪比（SNR）：>30dB 222Mm/QN  
• 杂散光：<5% i.6+CA  
]='zY3  
)2y# cM*  
85]3y%f9  
5.设计方案 `@Tl7I\  
)i*-j=  
• 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）。 J^<}fRw  
• 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）。 nkTu/)or  
!p|d[  
;*409P  
4 .d~u@=  
6. 衍射光束整形器会话编辑器 OykYXFv*  
s^Rig[  
• 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 ?'r=>'6D  
• 用户必须输入所需的信息 4n,>EA85  
- 入射场 K&>+<bJ_  
- 期望的输出场=设计目标图样（DTP） {S5HH"  
- 系统参数 =^S1+B MY-  
- 制造条件 O7D61~G]  
z,q1TU
9  
Ij9ezNZT=  
"YePd*W  
7.设计过程 Yl0_?.1 z  
b1ma(8{{{  
eg Zb)pP  
f{eMh47 NC  
o!>h Q#h  
68-2EWq  
设计和优化过程由两步完成： s\A4y "  
1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 Y5?OJO{h"  
2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 ),]XN#jp(u  
)$7-CNWr~  
8.系统模拟 af<wUxM0  
• 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 9s@$P7N5B  
• 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 19.oW49Sw  
• 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。 N9=1<{Z  
• 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 eY#_!{*Wn  
Hklgf  
iW,fKXuo&y  
r\DA
&b  
9. 初始几何光学设计的结果 ~Ddlr9Ej  
#Z>EX?VS:  
o/5loV3h  
yEB1gYJB  
感兴趣的优化函数 qxW^\u!<  
• 效率满足（>95%） C3>`e3v  
• 信噪比不满足（<30db） oZSPdk  
• 杂散光不满足（>5% 7ajkp+E6  
_@:O&G2nB  
+JrbC/&  
+Ssu^>D  
10. 后续IFTA优化后的结果 JuTIP6 /G  
       #<EMG|&(  
N497"H</  
o1?bqVF;6  
na,i(m?l  
Dj(!i1eQNZ  
感兴趣的优化函数 5w$\x+no  
• 效率满足（>95%） ipdGAG  
• 信噪比满足（<30db） eUeOyC  
• 杂散光满足（<5%） >hsvRX\_`  
dD.;P=AP  
11.总结 aq-R#q  
• VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 g\q*,1  
• 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 UK!PMkX  
• 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 cH>3|B*y  
• 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。 N~t4qlC/  
• VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。