[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。 .ps-4eXF  
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。 >>t@}F)  
Bn#?zI  
2．模拟任务 4U+xb>  
/v1Q4mq  
DOE： ff,pvk8N5  
相位型衍射 ;o2$ Q  
光束整形器 1{ ~#H<K  
直径：2mmx2mm H8Bs<2  
形状：圆形 +./H6!  
相位级次：16 )NXmn95  
.f%fHj  
F4}]b(L  
3.建模任务：入射光场 &_dt>.  
-D  
高斯准直激光光束的光束参数 QwJVS(Gs4  
:cem,#(=  
• 波长：632.8nm 5\5/   
• 激光光束直径（1/e2）：1mm
B%)%  
;c-(ObSm  
/YW>*?"N  
=9O
^p@Q#W  
4.建模任务：期望输出光场 9kN}c
<o  
GP!?^r:en  
期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: EUD~CZhS"k  
"}u.v?HYz  
• FWHM-直径：0.5mm NO "xL,  
• 边缘宽度：50um :DrWq{4  
• 效率：>95% @5=oeOg36  
• 信噪比（SNR）：>30dB I5 o)_nc  
• 杂散光：<5% &=Ar  
bv]`!g: C  
:|V$\!o'U  
ieDk;  
5.设计方案 n7B7m,@1  
xu/cq9  
• VirtualLab Fusion的衍射光学工具箱提供不同的辅助会话的编辑器来设计光操控元件-主要是衍射光学元件（DOEs）。 N..yQ-6x?  
• 对于当前案例，我们使用衍射光束整形器会话编辑器（Diffractive Beam Shaper session editor）。 r?
+%?$  
8ndYV>{f
 
BgurzS4-  
4IB9,?p  
6. 衍射光束整形器会话编辑器 ]fx"4qKM  
@Lpq~ 1eZB  
• 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 FcR=v0),  
• 用户必须输入所需的信息 Ygm`ZA y  
- 入射场 3m]4=  
- 期望的输出场=设计目标图样（DTP） 6]V4muz#c  
- 系统参数 \f]k 
CB  
- 制造条件 +X#vVD3"  
W]"zctE  
x[wq]q#*  
Q8:Has  
7.设计过程 &oP+$;Y  
nOt&pq7  
oRm L {UDZ  
KSbKEA  
*]ly0nP  
YZLkL26[  
设计和优化过程由两步完成： B-?6M6#  
1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 Ed0QQyC@9  
2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 9=vMgW  
$*^kY
;  
8.系统模拟 s`M9
  
• 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 N|8P)  
• 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 9A/\h3HrJ  
• 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。 ;X8yFq  
• 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 Ff$L|  
!^^?dRd*v  
o1-m1<ft  
}\
z.)B4,  
9. 初始几何光学设计的结果 8;d:-C
p  
8ZM?)#`@{  
`n#H5Oyn  
;\a YlV-  
感兴趣的优化函数 5QW=&zI`=  
• 效率满足（>95%） mPOGidxix  
• 信噪比不满足（<30db） ]9YJ,d@J  
• 杂散光不满足（>5% $Z!`Hb  
wF IegC(  
q-  
D8inB+/-  
10. 后续IFTA优化后的结果 ujDd1Bxf?  
       9i'jjN  
T_s_p  
AJf4_+He  
&R[ Mc-2  

~3Lg"I  
感兴趣的优化函数 E=jNi  
• 效率满足（>95%）
,p4&g)o  
• 信噪比满足（<30db） DwaBdN[!7  
• 杂散光满足（<5%） I(]}XZq  
cQ/5
qg  
11.总结 1e(E:_t  
• VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 $}<PL}+  
• 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 :V1W/c  
• 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 {%<OD8>p  
• 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。 _a5d?Q9Z  
• VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。