[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。 D.<CkDB  
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{>66jm\R  
As (C8C<  
2．模拟任务 v-)e
T  
9kP!O_  
DOE： C<fNIc~.  
相位型衍射 K.R2)o`  
光束整形器 +c\s%Gzrh  
直径：2mmx2mm 64\ZOG\,  
形状：圆形 tb0XXEE  
相位级次：16 n a2"Sy=Yi  
C)z[Blt  
),\>'{~5&  
3.建模任务：入射光场 :*&wnQMKR  
o
jVpw4y.  
高斯准直激光光束的光束参数 0mj=\j  
gqD`1/  
• 波长：632.8nm %TG$5')0  
• 激光光束直径（1/e2）：1mm 7"xd'\c@  
#s
#z@F  
2a=WT`xf?  
2,&lGyV#  
4.建模任务：期望输出光场 &,."=G  
+ZE&]
BO{  
期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: RC (v#G  
Ip4NkUI3T  
• FWHM-直径：0.5mm G>mgoN  
• 边缘宽度：50um kM3BP& 3m1  
• 效率：>95% 4Ro(r sO  
• 信噪比（SNR）：>30dB R[&lk~a{=  
• 杂散光：<5% 45MK|4\Y_  
sjTsaM;<  
Lf0Hz")  
1wc -v@E  
5.设计方案 P1) 80<t  
DhZtiqL#_  
• VirtualLab Fusion的衍射光学工具箱提供不同的辅助会话的编辑器来设计光操控元件-主要是衍射光学元件（DOEs）。 4E |6l  
• 对于当前案例，我们使用衍射光束整形器会话编辑器（Diffractive Beam Shaper session editor）。 xk|$Oa  
Rc6 )v  
3Gp4%UT&  
jq0tMTb%L  
6. 衍射光束整形器会话编辑器 !W%HAlUAG[  
7-o=E=  
• 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 }=;>T)QmMO  
• 用户必须输入所需的信息 ^Nsl5  
- 入射场 CY>NU  
- 期望的输出场=设计目标图样（DTP） mLkZ4OZ  
- 系统参数 4G>|It  
- 制造条件 [QZ~~(R  
)%y~{j+M  
J.<%E[ z  
gs8L/veP  
7.设计过程 <go~WpA|r  
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![K i  
99ha
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7lVIN&.=  
rp'fli?0e  
d(@A  
设计和优化过程由两步完成： b(SV_.4,'  
1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 b<F 4_WF  
2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 VNYLps@4H  
4*+EUJ|  
8.系统模拟  ,g,jY]o  
• 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 9iFe^^<ss  
• 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 Nr[Rp  
• 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。 k( g$_ ]X  
• 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 _"sRL}-Z  
M)J*Df0@  
W1@;94Sb~  
6gKOpa  
9. 初始几何光学设计的结果 Pj.~|5gnf  
Agi1r]W  
EORRSP,$2  
aydal9M  
感兴趣的优化函数 NdNfai  
• 效率满足（>95%） s{k\1P(G}  
• 信噪比不满足（<30db） k_a'a)`$6  
• 杂散光不满足（>5% qXI30Yo#d  
J7\q#]?  
y[|g!9Rp  
?:FotnU*p  
10. 后续IFTA优化后的结果 e6R"W9  
       KB"iF}\P0  
AfEE
YP)N  
Lq[wabF  
f oVD+\~Y  
^97ZH)Ww  
感兴趣的优化函数 $McO'Bye{h  
• 效率满足（>95%） - X_w&  
• 信噪比满足（<30db） _Y|kX2l S@  
• 杂散光满足（<5%） @ RI^wZ-;  
w+37'vQ  
11.总结 YxtkI:C?
  
• VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 68c;V
b  
• 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 ^<VE5OM  
• 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 JKT+ q*V  
• 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。 1!`768  
• VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。