[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。 Nw8lg*t"  
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。 (z\@T`6`  
tAefBFu  
2．模拟任务 Pr9$(6MX  
XB zcbS+  
DOE： :A>c
f}  
相位型衍射 {U>B\D  
光束整形器 p1q"[)WVn^  
直径：2mmx2mm n)gzHch  
形状：圆形 tRFj<yuaq  
相位级次：16 uD_iyK0,  
;mu^WIj  
voEg[Gg4%I  
3.建模任务：入射光场 xh,};TS(K  
abp]qvCV  
高斯准直激光光束的光束参数 @h$cHZ  
Pd6p)zj  
• 波长：632.8nm ycTX\.KV  
• 激光光束直径（1/e2）：1mm 1Jjay#  
q{ i9VJ]  
9 "7(Jq  
u,I_p[`E  
4.建模任务：期望输出光场 J4&d6[
40  
&]iiBp#2  
期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: [LbUlNq^B@  
@lRT
p  
• FWHM-直径：0.5mm gs7h`5[es  
• 边缘宽度：50um :XqqhG  
• 效率：>95% EBc_RpC/Z  
• 信噪比（SNR）：>30dB j#hFx+S  
• 杂散光：<5% Yi1lvB?m  
BIqZg$  
G(" S6u  
;EDc1:  
5.设计方案 ..'k+0u^  
ge %ytrst  
• 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）。 -PPH]?
],  
• 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）。 'B>fRN  
d e)7_pCF|  
*:L-/Q)i  
I?r7dQEm  
6. 衍射光束整形器会话编辑器 }coSMTMv6  
q$x$ 4  
• 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 E{'{fo!#)  
• 用户必须输入所需的信息 LhO%^`vu
 
- 入射场 1j"_@?H[  
- 期望的输出场=设计目标图样（DTP） dNK Q&TC  
- 系统参数 ;;;aM:6\  
- 制造条件 [;~:',vHQf  
P@lDhzd  
HGM? ?=  
}ya@*jH  
7.设计过程 6:_@;/03%  
e1ts/@V  
_sLSl;/t  
x\0(l5>  
DD5S R  
3*INDD=  
设计和优化过程由两步完成： Zcst$Aro  
1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 ML eo3  
2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 $$'a  
gJ;jh7e@  
8.系统模拟 WRIOjQ:  
• 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 P5;n(E(19  
• 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 vfBIQfH  
• 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。 f+3ico]f@  
• 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 !'m MGxkEb  
9NzK1V0X  
n/]w!  
Fs+ CY  
9. 初始几何光学设计的结果 5@c/,6l  
}7Lo}}  
3X|7 R  
ct o+W}k  
感兴趣的优化函数 kD"BsL*6!  
• 效率满足（>95%） I'sq0
^
  
• 信噪比不满足（<30db） '?$N.lj$d  
• 杂散光不满足（>5% !W\Zq+^^J3  
lSW6\jX  
Jr2x`^aNO  
7 k:w3M  
10. 后续IFTA优化后的结果 CB!5>k+mC  
       Q5K<ECoPk  
^lw0} i  
HV0!G-h  
l rRRRR  
~%gO+qD  
感兴趣的优化函数 {Tr5M o  
• 效率满足（>95%） b\ P6,s'(  
• 信噪比满足（<30db） '>"
ri
Ek  
• 杂散光满足（<5%） m%$GiNs}  
%KjvV<f-a  
11.总结 XEX."y  
• VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 p*LG Y+  
• 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 4k7 LM]  
• 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 E8gbm&x*  
• 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。 fC4#b?Q  
• VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。