[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。 JO^E x1c  
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。 hj_%'kk-A  
6hvmp  
2．模拟任务
1;Dug  
\~O}V~wE  
DOE： !jIpgs5  
相位型衍射 <Z -d5D>  
光束整形器 ~}g"Fe  
直径：2mmx2mm !4blX'<w  
形状：圆形 e7cqm*Qi  
相位级次：16 m/`"~@}&  
TO|&}sDh  
Bn5O;I13  
3.建模任务：入射光场 9PM\D@A{  
Uo7V)I;o  
高斯准直激光光束的光束参数 n> >!dg Og  
@/w($w"  
• 波长：632.8nm "0&+`7  
• 激光光束直径（1/e2）：1mm ]0+5@c  
Y5Ub[o  
fF\s5f#:  
kp4(_T7R  
4.建模任务：期望输出光场 \U0p?wdr:  
(1|_Nr  
期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: b/I_iJ8t  
6]/LrM,23  
• FWHM-直径：0.5mm 9AxeA2/X  
• 边缘宽度：50um /;[Zw8K7  
• 效率：>95% te 0a6  
• 信噪比（SNR）：>30dB ^zv,VD  
• 杂散光：<5% OjUZ-_J  
n&`=.[+A  
S"/M+m+ ]  
is2OJ,  
5.设计方案 ,Qd;t  
dCF!.  
• 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）。 O7MFKAaD  
• 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）。 SR4cR)Iz
 
?/SIA9VK  
%s^2m"ca}=  
.sO.Y<-fl  
6. 衍射光束整形器会话编辑器 \R6D'Yt  
_aR_[  
• 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 
ex-0@  
• 用户必须输入所需的信息 ncGg@$E  
- 入射场 ?_!} lg  
- 期望的输出场=设计目标图样（DTP） "wB~*,Ny  
- 系统参数 \KGi54&Y  
- 制造条件 g^V4+3v|a'  
Ed(6%kd  
Gs2|#*6  
)o:%Zrk  
7.设计过程 XJs*DK  
7({"dW  
F@76V$U.  
'`/Qr~]  
3kA
hvL  
sbxOnwP\  
设计和优化过程由两步完成： K
!JXsdHK  
1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 nkv+O$LXP  
2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 ~w&_l57  
v*Fr#I0U  
8.系统模拟 vp"b_x1-  
• 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 V*uoGWL]+  
• 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 WB:NV=&^  
• 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。 ,-C%+S
C  
• 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 ot"3 3I  
X0h`g)Bbf  
K>"]*#aBv  
OwdA6it^f  
9. 初始几何光学设计的结果 O>5xFz'm  
-2{NIF^H  
W+F^
(SC\  
, ;'y <GA  
感兴趣的优化函数 f.Uvf^T}2  
• 效率满足（>95%） r+4<Lon~  
• 信噪比不满足（<30db） $P9'"a)Lm  
• 杂散光不满足（>5% 5#DtaVz  
XM9}ax  
s/;iZiWK  
jp~C''Sj  
10. 后续IFTA优化后的结果 xnBU)#<]S  
       *A2D}X3s  
zlUXp0W  
b3>`%?A  
(?G?9M#7_  
x&ngCB@O  
感兴趣的优化函数 r )EuH.
z  
• 效率满足（>95%） _'W en  
• 信噪比满足（<30db） kM#ZpI&0%  
• 杂散光满足（<5%） =B+^-2G8  
4iXB`@k  
11.总结 o=&tT,z  
• VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 ]M:=\h,t>  
• 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 =54"9*  
• 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 mbij& 0  
• 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。 Lrr1) h  
• VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。