[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。 c1MALgK~}\  
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。 2,NQ(c_c$  
aQinR"o  
2．模拟任务 7z F29gC  
GW`9SB  
DOE： o1I{^7/  
相位型衍射 5;dnxhf  
光束整形器 V/762&2X  
直径：2mmx2mm --  _,;  
形状：圆形 X<Vko^vlj  
相位级次：16 #p=/P{*  
x\x>_1oP  
L F Z  
3.建模任务：入射光场 /pX\)wi  
Z$HYXm  
高斯准直激光光束的光束参数 OU0\xx1/  
1_GUi  
• 波长：632.8nm 9{xP~0g  
• 激光光束直径（1/e2）：1mm j<wg>O:s%r  
Wl::tgU  
PN0:,.4  
_j<46^  
4.建模任务：期望输出光场 kQ{pFFO  
0P%(4t$pd  
期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: 8n);NZ  
^aXyho  
• FWHM-直径：0.5mm ha3 Qx  
• 边缘宽度：50um &m+s5  
• 效率：>95% pS*vwYA  
• 信噪比（SNR）：>30dB v

PSH  
• 杂散光：<5% K.b-8NIUW  
~G5)ya-  
SvDVxK  
)Q6R6xW  
5.设计方案 0gfa7+Y  
yv4hH4Io
 
• 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）。 EvQN(
_  
• 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）。 ,C(")?4aJ  

;se-IDN  
']A+wGR&r  
*vUKh^="  
6. 衍射光束整形器会话编辑器 6D3fkvcZ  
~A [ Ju%R  
• 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 .CrahV1G  
• 用户必须输入所需的信息 Uhb6{'+  
- 入射场 N;<<-`i  
- 期望的输出场=设计目标图样（DTP） +anNpy  
- 系统参数 FeLWQn/aV6  
- 制造条件 :6N{~[:4  
*sZOws<  
Vk@u|6U'  
^<[oKi;>  
7.设计过程 <iJ->$  
$*L@ym  
Qighvei  
cz&Qoyh{;  
r?[PIf  
|giK]Z  
设计和优化过程由两步完成： SDDs}mV  
1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 {u3^#kF  
2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 Y -
o*d@  
Aj SIM.  
8.系统模拟 @&mv4zz&W  
• 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 H@,jNIh~h  
• 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 C&Ow*~  
• 可以通过光路编辑器（Light Path Editor）的工具（Tools）按钮将这个衍射光学工具箱光路图（Diffractive Optics Toolbox LPD）转换成基本工具箱中的光路图以用于进一步的评估，如下图所示。 yi r#G""7  
• 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 c i_XcG  
HQ ^> ~  
nWmc  
)MmMs"Um  
9. 初始几何光学设计的结果 mS&[<[x  
l J;wl|9  
s|%mGt &L  
WTSY:kvcCY  
感兴趣的优化函数 n]6xrsE  
• 效率满足（>95%） }!lLA4XRr  
• 信噪比不满足（<30db） tJbOn$]2"  
• 杂散光不满足（>5% 9I+;waLlB  
!`)
-seTm  
T_y 'cvh  
ATk>:^n  
10. 后续IFTA优化后的结果 =36vsps=  
       2AzF@Pi^z  
dxUq5`#G,  
(s,Nq~O  
Uk6Y6mU V  
ZQsE07  
感兴趣的优化函数 ('OPW&fRG  
• 效率满足（>95%） ?U iwr{Q  
• 信噪比满足（<30db） ov*zQP  
• 杂散光满足（<5%） ,BOB &u  
= 14'R4:  
11.总结 TM[Z~n(wt  
• VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 +mMn1&  
• 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 KFCuv15w,3  
• 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 UN_lK<utF  
• 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。 D0~WK stl  
• VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。