[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。 vn%U;}  
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。 EkjK92cF  
rCSG@D.  
2．模拟任务 bhm~Ii
 
,Y\4xg*`  
DOE： 3Ibt'$dK  
相位型衍射 xwH|ryfs,Z  
光束整形器 {u_k\m[Y  
直径：2mmx2mm #`#aSqGmc  
形状：圆形 7Yw\%}UL
 
相位级次：16 9}qfdbI  
<j8&u/Za~'  
G}dOx}kT  
3.建模任务：入射光场 G4exk5  
g*AD$":  
高斯准直激光光束的光束参数 :{N3o:  
.vOpU4  
• 波长：632.8nm }Mb'tGW  
• 激光光束直径（1/e2）：1mm iB`WXU  
w6In{uO-Z  
zUUxxS_?  
7E75s)KH  
4.建模任务：期望输出光场 UVBw;V  
a9EI7pnq  
期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: dG~B3xg;5i  
|3T|F3uEX  
• FWHM-直径：0.5mm ::72~'tw  
• 边缘宽度：50um >->xhlL*  
• 效率：>95% yE|}
 r  
• 信噪比（SNR）：>30dB K^qUlyv  
• 杂散光：<5% \,bFm,kC?  
%:;[M|.  
Hv7D+j8M  
i!}nGJGg  
5.设计方案 gK#fuQ$hH  
ZRq}g:  
• 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）。 s)DNLx  
• 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）。 BM$tywC  
w4MMo  
0)Xue9A
S  
OTHd1PSOu  
6. 衍射光束整形器会话编辑器 >5vl{{,$K  
J'^$|/Q  
• 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 }
!7DF  
• 用户必须输入所需的信息 [qD<U%Hi  
- 入射场  q>.t~  
- 期望的输出场=设计目标图样（DTP） R6@~   
- 系统参数 nTy,Jml  
- 制造条件 G8DIig<  
^sn>p}T
g  
*rFbehfH  
f`]E]5?  
7.设计过程 yY-t4WeXP  
@NwM+^  
2l/5i]Tq  
C\>Mt  
7(USp#"  
)I-?zyL  
设计和优化过程由两步完成： I 3,e)Z  
1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 )qP{X,Uf  
2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 B';>Hk  
\C2P{q/m  
8.系统模拟 eh7r'DmAR  
• 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 V?z{UZkR  
• 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 nV xMo_  
• 可以通过光路编辑器（Light Path Editor）的工具（Tools）按钮将这个衍射光学工具箱光路图（Diffractive Optics Toolbox LPD）转换成基本工具箱中的光路图以用于进一步的评估，如下图所示。  D6!+  
• 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 )Gp\_(9fc  
M "P  
oUKbzr/C  
*P\_:>bV(  
9. 初始几何光学设计的结果 }%d-U;Tt2  
JEF7hJz~  
Qg$Nj=Cw  
<RVtLTd/  
感兴趣的优化函数 `ur9KP4Dq  
• 效率满足（>95%） |laKntv2  
• 信噪比不满足（<30db） =y]b|"s~2  
• 杂散光不满足（>5% &
vvx"  
8]MzOGB8  
pV|?dQ  
q]%bd[zkz  
10. 后续IFTA优化后的结果 4lf36K,  
       ]`H.qV  
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ltoP  
;Hp'x_xQ  
&j@J<*k  
sP8&p*TJF  
感兴趣的优化函数 ~@?-|xLqQ  
• 效率满足（>95%） v]SE?xF{U  
• 信噪比满足（<30db） Z=[a 8CU  
• 杂散光满足（<5%） FY}*Z=D%  
i/Lq2n3 )  
11.总结 q>4i0p8^  
• VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 VEKITBs  
• 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 q/-j`'A_pb  
• 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 Hz3X*G\5b  
• 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。 `e=n(D  
• VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。