[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。 [>5<&[A  
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。 \)\uAI-  
r-M:YB  
2．模拟任务 mWOW39Ku  
.\r=1HZ3  
DOE： a;=)`  
相位型衍射 "N"$B~W*  
光束整形器 #fq%903=  
直径：2mmx2mm >s 4"2X  
形状：圆形 x-wIgo+  
相位级次：16 -__RFxG  
%4F Q~  
Tr}z&efY  
3.建模任务：入射光场 =oN(1k^  
tDWW 4H  
高斯准直激光光束的光束参数 ?xftr(  
I r8,=
 
• 波长：632.8nm (0L7Ivg<  
• 激光光束直径（1/e2）：1mm }6;K+INT  
&h(>jY7b;  
P
I KQ}aq=  
(mO{W   
4.建模任务：期望输出光场 []i/\0C^  
4( Q_J4}P  
期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: bYPkqitqz  
Wo&WO
e  
• FWHM-直径：0.5mm G.2\Sw  
• 边缘宽度：50um j-l#n&M  
• 效率：>95% o!R.QI^2VT  
• 信噪比（SNR）：>30dB 4?+K:e #F  
• 杂散光：<5% T1$fu(f
 
baLO~C  
SM57bN  
0c2O'&$au  
5.设计方案 &cZQ,o  
C%2BDj  
• VirtualLab Fusion的衍射光学工具箱提供不同的辅助会话的编辑器来设计光操控元件-主要是衍射光学元件（DOEs）。 kJQH{n+)R  
• 对于当前案例，我们使用衍射光束整形器会话编辑器（Diffractive Beam Shaper session editor）。 r]h>Bb  
g=Gd|  
7a$K@iWU  
D4@).%  
6. 衍射光束整形器会话编辑器 YmrrZ&]q  
v|!u]!JM  
• 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 v'Y0|9c  
• 用户必须输入所需的信息 \9HpbCHr  
- 入射场 UB5CvM28  
- 期望的输出场=设计目标图样（DTP） +8<|P&fH  
- 系统参数 Lud[.>i  
- 制造条件 mu#IF'|b  
1X8P v*,  
 lu_kir~  
OC?a[^hB^)  
7.设计过程 tTjadnX  
'E\/H17  
_GhP{C$  
~Q+E""  
0W_olnZ  
6TR` O  
设计和优化过程由两步完成： CF,-l B  
1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 r\PO?1  
2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 (DLk+N4UHA  
JXx[e  
8.系统模拟 g~7x+cu0  
• 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 <?2g\+{s9  
• 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 8O[br@h:5  
• 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。 ?l><?i  
• 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 !W\za0p  
539fB,  
<<FBT`Y[  
Y>J$OA:  
9. 初始几何光学设计的结果 <)qJI'u|  
>
z'T"R/  
e2"<3  
N9dx^+\  
感兴趣的优化函数  JT,[;  
• 效率满足（>95%） qjm6\ii:)  
• 信噪比不满足（<30db） +^6a$ N  
• 杂散光不满足（>5% +vr|J:  
3>T2k }  
3wYhDxY1  
5i0vli/L  
10. 后续IFTA优化后的结果 EXF|;@-"  
       N,3 )`Vm  
/;X+<Wj  
1 u~Xk?  
ip+?k<]z  
 "d; T1  
感兴趣的优化函数 qNuBK6E#4  
• 效率满足（>95%） uFUVcWt  
• 信噪比满足（<30db） <WiyM[ep  
• 杂散光满足（<5%） >2s31 {  
: GdLr  
11.总结 Ja7yq{j  
• VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 Q{o]^tN  
• 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 HhZ>/5'(  
• 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 FyhLMW3  
• 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。 4[lym,8C  
• VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。