[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。 2/s42 FoG  
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。 GCO: !,1  
V|sV U  
2．模拟任务 ~:f..|JM  
G&1bhi52  
DOE： QdQ1+*/+U  
相位型衍射 1kL8EPT%o  
光束整形器 FE,mUpHIR  
直径：2mmx2mm #m?)XB^_  
形状：圆形 >jIn&s!}  
相位级次：16 W9tZX5V1  
"zd_eC5  
kVKAG\F  
3.建模任务：入射光场 <n#X~}i)  
Rb:<?&7ZzN  
高斯准直激光光束的光束参数 m<>BxX  
,z/aT6M?H  
• 波长：632.8nm *.|%uf.  
• 激光光束直径（1/e2）：1mm AzXLlQ  
kV?fie<\)  
*w*>\ZhOm  
F/>\uzu  
4.建模任务：期望输出光场 \DZ.#=d  
XJ3sqcS  
期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: `{Q'iydU  
G(#t,}S}@  
• FWHM-直径：0.5mm Sm4B
ZF~!B  
• 边缘宽度：50um B^P&+,\[}  
• 效率：>95% H#;*kc a4  
• 信噪比（SNR）：>30dB llX `  
• 杂散光：<5% , %z HykP  
ztSQrDbbb4  
=N
C??e{  
a0sz$u  
5.设计方案 =r ^_D=  
$B%KkD  
• 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）。 -~~h1  
• 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）。 DWKQ>X6  
;;+AdN5  
}p2iF2g9`  
<Jhd%O
 
6. 衍射光束整形器会话编辑器 SU~.baP?  
XxmWj-=qO  
• 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 ,/b!Xm:  
• 用户必须输入所需的信息 fy"}# 2  
- 入射场 b}0h()v  
- 期望的输出场=设计目标图样（DTP） 4y7_P0}:B  
- 系统参数 1a{3k#}  
- 制造条件 Fk3(( n=  
%hYgG;22  
A3_p*n@  
qD>^aEd@4  
7.设计过程 LPt9+sauf1  
[q[37;ZEQ  
[C6ba{9B  
/ie&uWy  
$]E+E.P  

k"i3$^v8  
设计和优化过程由两步完成： TxG@#" ^g}  
1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 [h;I)ug[o(  
2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 a&b/C*R_  
zs#-E_^%M  
8.系统模拟 (Fzy8 s  
• 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 QNMZR  
• 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 P5_Ajb(@'  
• 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。 )f:i4.M  
• 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 tpcB}HUv  
.i4aM;Qy  
lgU!D |v  
X<;.  
9. 初始几何光学设计的结果 l6HtZ(  
mv8H:T  
C 6 \  
xc}[q`vK  
感兴趣的优化函数 N { oVz],  
• 效率满足（>95%） a`w=0]1&*  
• 信噪比不满足（<30db） "crR{OjE"  
• 杂散光不满足（>5% KZ7B2  
<7J3tn B  
Zwc&4:5%  
#2_FM!e  
10. 后续IFTA优化后的结果 d5gwc5X  
       /C!~v!;e  
q%;cu1^"M  
-6- sI  
u9S*2'  
[
l5jPL}6  
感兴趣的优化函数 ESV./~K  
• 效率满足（>95%） G^)]FwTs  
• 信噪比满足（<30db） $mM"C+dD  
• 杂散光满足（<5%） /8qR7Z^HZ  
_D4qnb@  
11.总结 '/HShS!d  
• VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 ct-Bq  
• 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 f<bB= 9J  
• 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 ON\bD?(VY  
• 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。 x!GDS>  
• VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。