[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。 Y-hGHnh]'  
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。 f7mP4[+dS  
f'Dl*d  
2．模拟任务 ;?"2sS!AHQ  
^CX=<  
DOE： <ppM
\$  
相位型衍射 tJy6\~  
光束整形器 NdZv*  
直径：2mmx2mm *D
!$gfa  
形状：圆形 w+(bkqz]  
相位级次：16 +FRXTku(  
PXz,[<ET?#  
xw(KSPN  
3.建模任务：入射光场 X!V@jo9?  
.e%PK  
高斯准直激光光束的光束参数 hVo]fD|W  
T},Nqt<  
• 波长：632.8nm ~]a:9Ev*  
• 激光光束直径（1/e2）：1mm h lD0^8S  
E#X(0(A)  
v@TP_Ka  
=t\HtAXn[  
4.建模任务：期望输出光场 1nhC! jDD  
/DA'p[,  
期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: usnbGkq  
T|`nw_0  
• FWHM-直径：0.5mm fx2r\ usX[  
• 边缘宽度：50um 422d4Zu  
• 效率：>95% NCbn<ojb  
• 信噪比（SNR）：>30dB DyIuM{Owj  
• 杂散光：<5% RI9&KS  
BR*,E~%  
E8j>Toz  
6a51bj!f  
5.设计方案 q'9u8b  
:t+XW`eQR:  
• 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）。 8%q:lI  
• 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）。 i;>Yx#  
4Ynv=G Qz  
LK5,GWF;  
~'k.'O{  
6. 衍射光束整形器会话编辑器
XgE\q  
{3cT\u  
• 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 YMx]i,u'+  
• 用户必须输入所需的信息 NK.]yw'  
- 入射场 II
cG+zwx  
- 期望的输出场=设计目标图样（DTP） <XG&f
  
- 系统参数 ZT;$aNy  
- 制造条件 +Z99x#  
?o307r  
|#G.2hMFr  
<WhdQKFf-  
7.设计过程 eK
[8$1  
n?'I&0>M  
;zk& 7P0  
?Co)7}N  
MHNuA,cz  
M,nX@8 _h  
设计和优化过程由两步完成： 3VNYDY`>  
1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 x{y}pH"H  
2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 =Ji+GJ<,9  
:98<dQIG  
8.系统模拟 2H+!78  
• 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 OI:G~Wg  
• 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 g:&YSjO>G  
• 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。 KU:RS+,e;  
• 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 Itaq4^CE  
ZYf0FC=-  
zpi Q;P  
eQK}J]S<  
9. 初始几何光学设计的结果 R|4a9G  
K[{hh;7
 
%%d3M->C}  
"QCtF55X&  
感兴趣的优化函数 lRb|GS.h/  
• 效率满足（>95%） :
De@_m  
• 信噪比不满足（<30db） ob=](  
• 杂散光不满足（>5% J)7m::%I  
]k0Pe;<  
^!a4!DGVT  
?fv5KdD  
10. 后续IFTA优化后的结果 3(?V!y{@  
       ",&^ f  
%0-fn'  
haTmfh_|  
XR2Gw4]  
ldFK3+V  
感兴趣的优化函数 (^),G-]  
• 效率满足（>95%） jTSN`R9@  
• 信噪比满足（<30db） mV~aZM0'  
• 杂散光满足（<5%） $qndG,([F  
K;uO<{a)r  
11.总结 'c]Fhe fb  
• VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 [2~^~K  
• 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 Ui:
WbH<b{  
• 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 VPC7Dh%.  
• 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。 :`jB1rI  
• VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。