[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。 0Ke2%+yqJ  
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。 ,!H`@K
l  
cJE4uL<  
2．模拟任务 3a?|}zr4  
Q{|_"sfJ  
DOE：
p`2Q6  
相位型衍射 L1#_  
光束整形器 1'!D   
直径：2mmx2mm d@%PTSX  
形状：圆形 cT5BBR  
相位级次：16 NTo[di\_  
/_X`i[  
bcgXpP  
3.建模任务：入射光场 LAFxeo  
Q@1SqK#-DQ  
高斯准直激光光束的光束参数 "TI>_~  
O\SH;y,N  
• 波长：632.8nm ix hF,F
 
• 激光光束直径（1/e2）：1mm Y P,>vzW  
hSz_e  
T>pyYF1Q  
2bOl`{x  
4.建模任务：期望输出光场 a!EW[|[Q  
~.>8ww  
期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: yl&s!I  
{FX]1:  
• FWHM-直径：0.5mm f/QwXO-U  
• 边缘宽度：50um -'F27])  
• 效率：>95% <#wVQ\0C  
• 信噪比（SNR）：>30dB 3Vbt(K  
• 杂散光：<5% nu)YN1 *  
W^7yh&@lU  
.D*~U
I  
][KlEE>W2  
5.设计方案 @?jtB  
M0g=gmau  
• 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）。 YG /@=Z.  
• 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）。 G`;\"9t5h  
]j!pK4  
l3*GQ~m7  
Y/5(BK)  
6. 衍射光束整形器会话编辑器 5$$#d_Gj  

?6]B6  
• 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 peHjKK  
• 用户必须输入所需的信息 lMH~J8U3  
- 入射场 Sl-9im1  
- 期望的输出场=设计目标图样（DTP） D2GF4%|  
- 系统参数 1]9w9!j  
- 制造条件 -k@1#c+z  
L[Ot$  
A;^ iy]"  
4*L*"vKa  
7.设计过程 MsBm0r`a  
E[7E%^:Mg  
SME9hS$4  
as'yYn8  
?"^{:~\N  
=@pD>h/~  
设计和优化过程由两步完成： [Y~~C J  
1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 4"H*hKp  
2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 g*(z.  
ZyDNtX%  
8.系统模拟 a]Pw:lT  
• 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 a#
{"3Z2|  
• 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 {6WG  
• 可以通过光路编辑器（Light Path Editor）的工具（Tools）按钮将这个衍射光学工具箱光路图（Diffractive Optics Toolbox LPD）转换成基本工具箱中的光路图以用于进一步的评估，如下图所示。 73]8NVm  
• 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 "GR*d{  
q)f_!N  
4lWqQVx  
:p,|6~b$  
9. 初始几何光学设计的结果 V0rQtxE{F  
I 44]W&  
j RcE241  
(~%NRH<\  
感兴趣的优化函数 gL-kI*Ra  
• 效率满足（>95%） gS'7:UH,
  
• 信噪比不满足（<30db） 6^t#sEff]  
• 杂散光不满足（>5% IC5QH<.$C  
?AD-n6  
$8i`h}AM  
<ch}]-_  
10. 后续IFTA优化后的结果 ;[UI]?A%  
       Y<u%J#'[  
#HH[D;z  
SMIDW}U2S  
:o~'\:/  
C0KFN  
感兴趣的优化函数 b_ak@LYiu  
• 效率满足（>95%） {lH'T1^m  
• 信噪比满足（<30db） mI!iSVqr  
• 杂散光满足（<5%） \O4s0*gw  
uS,?oS  
11.总结 j~1K(=Ng  
• VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 -3i(N.)<;  
• 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 c+E\e]{  
• 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 -(F}=o'  
• 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。 Q,JH/X  
• VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。