[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。 Z1jxu;O(  
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。 }LCm_av  
vQ*RrHG?c  
2．模拟任务 G^tazAEfo  
P JATRJ1.  
DOE： 1I`F?MT  
相位型衍射 PDPK|FU  
光束整形器 m5i
CvOP  
直径：2mmx2mm U#cGd\b  
形状：圆形 JRi:MWR<r  
相位级次：16 ">.tPn  
D{s87h  
^utOVi  
3.建模任务：入射光场 _]33Ht9  
;&n
iZKoe  
高斯准直激光光束的光束参数 nhdZC@~E0  
O-HS)g$2  
• 波长：632.8nm \#(1IC`as  
• 激光光束直径（1/e2）：1mm r:$tvT*  
U+qyS|i  
(_|*&au J  
C 2nmSXV  
4.建模任务：期望输出光场 FJDC^@Ne  
pJvPEKN  
期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: r@}`Sw]@  
ij!d-eM/b  
• FWHM-直径：0.5mm _\KFMe=PV  
• 边缘宽度：50um `@ YV  
• 效率：>95% {daX?N|V  
• 信噪比（SNR）：>30dB gkO^J{_@q  
• 杂散光：<5% cFw-JM<  
>STthPO  
EP#2it]0]  
_$
96y]Bpi  
5.设计方案 tu<<pR>  
p~@,zetS  
• 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）。 O_8 SlW0e  
• 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）。 x)*Lu">  
aSvv(iV  
Nna.NU1  
0t?o6e  
6. 衍射光束整形器会话编辑器 *0xL(  
ppRmC,0f^  
• 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。  y Ne
?a{  
• 用户必须输入所需的信息 f]8MdYX(  
- 入射场 y62f{ks_/  
- 期望的输出场=设计目标图样（DTP） s-#EV  
- 系统参数 M i& ;1!bg  
- 制造条件 z )'9[t  
 -DdHl8  
6&os`!  
a$|U4Eqo  
7.设计过程 (O{OQk;CF  
EjLq&QR.  
VIz(@  
R>O_2`c  
V?j,$LixY  
yuZLsH  
设计和优化过程由两步完成： UqI #F  
1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 (M$0'B
V0  
2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 !CUl1L1DSi  
L]H'$~xx*  
8.系统模拟 4>=M"DhB  
• 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 ~D9Cu>d9  
• 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 20V~?xs~  
• 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。 zuLW'a6F-
 
• 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 t
|iNSy3  
K>DN6{hnV;  
iSCkV2  
QT,T5Q%JP:  
9. 初始几何光学设计的结果 4CF;>b f~  
!G-+O#W`  
T&_&l;syA  
^[7Mp  
感兴趣的优化函数 +r3)\L{U  
• 效率满足（>95%） >BbX:  
• 信噪比不满足（<30db） &#2&V>pE  
• 杂散光不满足（>5% eLSzGbKf  
}_'5Vb_  
f\hMTebma$  
?gMx  
10. 后续IFTA优化后的结果 }qiZ%cT.G  
       &YXJ{<s  
Q]K` p(  
O6hzOyNX@  
aj`&ca8  
:ZXd%  
感兴趣的优化函数 >}V?GK36  
• 效率满足（>95%） GM6,LzH  
• 信噪比满足（<30db） 1Z}5ykM3  
• 杂散光满足（<5%） S?0o[7(x*  
8 ??-H0P  
11.总结 \P.h;|u  
• VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 "r&,#$6W6  
• 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 rM7qBt  
• 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 mU #F>  
• 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。 ]lC%HlID  
• VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。