[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。 FabgJu  
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。
w5Lev}Rb  
V7DMn@Ckw  
2．模拟任务 #$n >+lc  
q#D-}R_RN  
DOE： (`'(`x#  
相位型衍射 _?~EWT   
光束整形器 ^`iqa-1  
直径：2mmx2mm &lM=>?  
形状：圆形 kZ5;Fe\*  
相位级次：16 9 n0?0mk  
8/gA]I 6=#  
7C / ^Gw  
3.建模任务：入射光场 b,h@.s  
t9l]ie{"o.  
高斯准直激光光束的光束参数 =Vie0TV&h  
6K C
v
 
• 波长：632.8nm -qyhg-k6  
• 激光光束直径（1/e2）：1mm BcXPgM!Xqz  
tEuVn5  
u0;k_6
N  
\gCh'3  
4.建模任务：期望输出光场 d#(ffPlq  
3R>"X c  
期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: K]SsEsd  
F%< ZEVm  
• FWHM-直径：0.5mm "50c<sZSB  
• 边缘宽度：50um 2p %j@O
 
• 效率：>95% h[ cqa  
• 信噪比（SNR）：>30dB k^@dDLr"  
• 杂散光：<5% mE"(d*fe'  
#=uV, dw  
/$NR@56 \  
D]=V6l=  
5.设计方案 [zJ|61^  
i"`N5  
• 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）。 YQ|o0>  
• 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）。 _s18^7  
;UpdkY 1  
~e<^jhpJ
 
O>y*u8  
6. 衍射光束整形器会话编辑器 7S/\;DF  
FJD;LpW  
• 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 fnJx$PD~  
• 用户必须输入所需的信息 s|vx2-Cu]  
- 入射场 kD46Le++B  
- 期望的输出场=设计目标图样（DTP） )vD:  
- 系统参数 }D]y-BbA.  
- 制造条件 "M3S  
J?Bj=b  
Hkrhd   
50e vWD  
7.设计过程 De ([fC  
<:>[24LJ{  
qTz5P  
yZ-Ql11
 
eGW h]%  
$9@3dM*E?Z  
设计和优化过程由两步完成： 9K>~9Za  
1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 Nd He::  
2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 cTja<*W^xv  
LFAefl\  
8.系统模拟 ~^/BAc  
• 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 o'_
eLp  
• 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 Z|B`n SzH  
• 可以通过光路编辑器（Light Path Editor）的工具（Tools）按钮将这个衍射光学工具箱光路图（Diffractive Optics Toolbox LPD）转换成基本工具箱中的光路图以用于进一步的评估，如下图所示。 9^CuSj  
• 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 =4u
O"o  
 p ~pl|  
0 s@>e  
siOyp]  
9. 初始几何光学设计的结果 *SYuq)  
8dh ?JqX  
1()pKBHf  
W[LQ$uj  
感兴趣的优化函数 &`}d;r|yn1  
• 效率满足（>95%） C:_-F3|]cJ  
• 信噪比不满足（<30db） 19bqz )  
• 杂散光不满足（>5% #Cb~-2:+7  
[5PQrf~M
o  
a+B3`6  
QsPZ dC  
10. 后续IFTA优化后的结果 -n:;/ere7-  
       *-3*51 jW  
D1V^DbUm_  
B$G9#G6pZ  
yPf,GB"  
m0*_  
感兴趣的优化函数 &<Fw  
• 效率满足（>95%） bwK1XlfD.s  
• 信噪比满足（<30db） L2%npps  
• 杂散光满足（<5%） gWl49'S>+  
RijFN.s  
11.总结  n[7=  
• VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 (Bss%\  
• 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 n],"!>=+  
• 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 [M?&JA_$}  
• 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。 l Ma||  
• VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。