[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。 _?Jm.nT  
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。 I?-9%4 8iM  
-$WiB  
2．模拟任务 c<JJuG  
*goi^Xp
 
DOE： $K<jmEC@<  
相位型衍射 KUH&_yCRB  
光束整形器 $Ry NM2YI  
直径：2mmx2mm T:cSv @G  
形状：圆形 X?rJO~5  
相位级次：16 a(
(5_8SX5  
Q;r 0#"  
5 +(YcV("  
3.建模任务：入射光场 zZ-e2)1v  
hPFIf>%}  
高斯准直激光光束的光束参数 g;]2'Rj  
.(9IAAwKn  
• 波长：632.8nm [Z Ea3/  
• 激光光束直径（1/e2）：1mm >YoK?e6  
H3OH  
$BH0W{S  
@292;qi  
4.建模任务：期望输出光场 6t]oSxN  
" I`YJEv  
期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: z=)5M*h  
Q1eiU Y6  
• FWHM-直径：0.5mm |Z 3POD"9  
• 边缘宽度：50um
6xz&Qi7w  
• 效率：>95% <#|3z8N2  
• 信噪比（SNR）：>30dB Hg(\EEe  
• 杂散光：<5% MzK&Jh  
kV6>O C&^  
C
?x  
%t+V8A  
5.设计方案 }aX).u  
Kq!n`@  
• 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）。 0TA/ExJ-LT  
• 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）。 103^\Av8  
sFS_CyN!7  
YVW!u6W'[6  
NJl|/
(]v  
6. 衍射光束整形器会话编辑器 ]s,T` (&  
$a5K  
• 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 3wR5:O$H  
• 用户必须输入所需的信息 cW&OVNj  
- 入射场 5&94VQ$d  
- 期望的输出场=设计目标图样（DTP） ZTS*E,U%  
- 系统参数 l^0 <a<P  
- 制造条件 E) z g,7Y  
1YnDho;~  
$/wr?  
dwx1EdJ{  
7.设计过程 tO~H/0  
P$4?-AZ  
n}MG  
;utjW1y  
_'j>xK  
#lVVSrF,-  
设计和优化过程由两步完成： ,sLV6DM  
1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 ]Uxx_1$,  
2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 $k!@e M/R  
S%%>&^5  
8.系统模拟 ;UPw;'  
• 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 i1G}mYz_  
• 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 oN _%oc  
• 可以通过光路编辑器（Light Path Editor）的工具（Tools）按钮将这个衍射光学工具箱光路图（Diffractive Optics Toolbox LPD）转换成基本工具箱中的光路图以用于进一步的评估，如下图所示。 NU 6P  
• 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 HVu_@[SYR3  
t5e(9Yhj  
C8G['aQ  
VJ1`&  
9. 初始几何光学设计的结果 .)W8 U [  
n7{c0;)$  
uNx3us-  
TS1k'<c?  
感兴趣的优化函数 #vS>^OyP  
• 效率满足（>95%） iWtWT1n8n  
• 信噪比不满足（<30db） 1^$Io}o:S  
• 杂散光不满足（>5% ZGp8$Y>r  
D@j `'&G  
IPT}JX'  
OK2wxf  
10. 后续IFTA优化后的结果 x3M`l|  
       74Kl!A  
beIEy(rA  
?SQT;C3j(  
fitm*  
da2BQ;  
感兴趣的优化函数 bo@1c0  
• 效率满足（>95%） {(aJrSE<z  
• 信噪比满足（<30db） "+HZ~:~f  
• 杂散光满足（<5%） 7v\OS-  
)I5f`r=Ry  
11.总结 H ($=k-+5  
• VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 n$~RgCf  
• 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 ?.~@lE  
• 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 ^,`yt^^A  
• 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。 8taaBM`:  
• VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。