[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。 3J}bI{3  
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。 zW^@\kB0D  
kSw.Q2ao  
2．模拟任务 DP9hvu/85  
FiqcM-Af4  
DOE： 6]^}GyM!  
相位型衍射 Pw'3ya8  
光束整形器 y85/qg)H^  
直径：2mmx2mm ;[@< ,  
形状：圆形 ?J~(qaa;  
相位级次：16 pemb2HQ'4j  
P-QZ=dm  
X}xy v  
3.建模任务：入射光场 b#^UP  
jC<!Ny-$  
高斯准直激光光束的光束参数 GKwm %A  
|L4K#  
• 波长：632.8nm i9oi}$;J  
• 激光光束直径（1/e2）：1mm iVt6rX  
T0Q)}%L  
>_]j{}~\k  
gX34
'<Z  
4.建模任务：期望输出光场 [L,Tf_t^Y  
:d-+Z%Y  
期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: s7<x~v+^  
F%x8y  
• FWHM-直径：0.5mm o+(.Pb  
• 边缘宽度：50um Cv|ya$}a  
• 效率：>95% kQ~*iY  
• 信噪比（SNR）：>30dB `Q*L!/K+  
• 杂散光：<5% +I7n6s\  
;z>)&F  
_d&FB~=  
,&!Txyye  
5.设计方案 QOkPliX  
@ Sw
[+`  
• 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）。 fNc3&=]]  
• 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）。 #!KbqRt  
XU .FLNe  
8|`4D 'Ln  
K<KyX8$P0  
6. 衍射光束整形器会话编辑器 Qj?FUxw  
DGTSk9iK(  
• 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 k#%BxT  
• 用户必须输入所需的信息 mV} peb  
- 入射场 2`Xy}9N/Y  
- 期望的输出场=设计目标图样（DTP） x5k6yHn  
- 系统参数 ~&=-*  
- 制造条件 #n7uw  
TDdFuO'}  
*?K3jy
{  
j9sf~}D>  
7.设计过程 [Zk|s9  
*Y6BPFE*4  
GmB7@-[QA%  
yK<%AV@v  

52BlFBNV  
=u(. Y  
设计和优化过程由两步完成： _mKO4Atw  
1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 4,T!zT6&  
2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 `itaQGLD  
 [ottUS@  
8.系统模拟 /+ vl({vV  
• 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 iK1<4
)  
• 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。  ;OQ{  
• 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. Q;J#;1  
• 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 -4o6OkK<  
a5:Q%F<!  
ad8kUHf  
Sb+pB58&N  
9. 初始几何光学设计的结果 ~oh=QakW  
JNRG
[j  
_) 2fXG!  
p mcy(<  
感兴趣的优化函数 0ejx;Mum  
• 效率满足（>95%） &96I4su  
• 信噪比不满足（<30db） |f&)
@fUI  
• 杂散光不满足（>5% /i$E|[  
900#K   
K_',Gd4L  
yv^j~  
10. 后续IFTA优化后的结果 (Sr&
Y1D  
       v{^_3 ]  
~xpU<Pd*  
Gvw4ot/  
2j`x^  
I4ZL+a  
感兴趣的优化函数 p#)u2^  
• 效率满足（>95%） W~k"`g7uu  
• 信噪比满足（<30db） sptDzVM  
• 杂散光满足（<5%） (m4`l_  
YA O, rh  
11.总结 V03U"eI="  
• VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 |\%[e@u  
• 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 *+re2O)Eh'  
• 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 3:X3n\z  
• 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。 uuHR!  
• VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。