[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。 {1GJ,['qL  
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。 n}p G&&;q  
C*`WMP*  
2．模拟任务 :cpj{v;s  
J,a&"eOZ  
DOE： <y 4(!z"  
相位型衍射
*4O=4F)x  
光束整形器 y@LImiRG  
直径：2mmx2mm |jsI-?%8J  
形状：圆形 gqaM<!]  
相位级次：16 >OG189O  
0JR/V6
8$  
$C16}^  
3.建模任务：入射光场 <J%qzt}  
.=y=Fv6X  
高斯准直激光光束的光束参数 \0@DOW22C  
6]4~]!  
• 波长：632.8nm /"m s  
• 激光光束直径（1/e2）：1mm ZlV
 
V:0IB
bh)w  
SA,~q&  
}2 S.  
4.建模任务：期望输出光场 ulR yt^bx|  
UlXm4\@  
期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: 31n"w;  
;_sJ>.=\  
• FWHM-直径：0.5mm 7o4E_ .*  
• 边缘宽度：50um --HDEc|  
• 效率：>95% 8lQ/cGAc  
• 信噪比（SNR）：>30dB LpHGt]|D  
• 杂散光：<5% IRW0.'Dn  
}gSoBu  
;W0J  
L3]J8oEmU  
5.设计方案 N'1I6e"  
g|)>65v  
• 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）。 deVd87;@7[  
• 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）。 * :"*'  
e9acI>^w  
z
K0M WyXO  
vc#o(?g  
6. 衍射光束整形器会话编辑器 b+s'B4@rb  
Aez2n(yac  
• 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 [*%lm9 x  
• 用户必须输入所需的信息 T! }G51  
- 入射场 <Qq {&,Le  
- 期望的输出场=设计目标图样（DTP） /P
jd"  
- 系统参数 [bL
KjD  
- 制造条件 ~B<\#oO  
v}>g* @  
DksYKv  
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FR  
7.设计过程 lw=kTYbq  
bbL\xq^  
 ff9m_P  
ZllmaI  
d%EdvM|)  
J~x]~}V&  
设计和优化过程由两步完成： fb f&bJT  
1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 R6~6b&-8  
2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 tmGhJZ2j  
/.:1
Da  
8.系统模拟 74_?@Z(  
• 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 -=-^rQx9  
• 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 <h(AJX7wsD  
• 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。 `JIp$  
• 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 PvKG
B01_  
/OKp(u;)z  
4Q+,
_iP  
`!8\
|/  
9. 初始几何光学设计的结果 hC-uz _/3  
9^^\Z5  
1dD%a91  
+5fB?0D;  
感兴趣的优化函数 R0M>'V?e  
• 效率满足（>95%） x.t<@y~  
• 信噪比不满足（<30db） lB}?ey  
• 杂散光不满足（>5% =K@LEZZ'/<  
E2Sj IR}  
tFcQ.1  
mjOxmwo  
10. 后续IFTA优化后的结果 l(Y32]Z  
       $y;w
@^  
]xf89[;0  
:F d1k Jm  
y0O(n/  
hLfWDf*T|  
感兴趣的优化函数 r6j[C"@  
• 效率满足（>95%） >MJ%6A>  
• 信噪比满足（<30db） =Vh]{y~$  
• 杂散光满足（<5%） "]^U(m>f  
nANl9;G  
11.总结 l|842N@1  
• VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 u%L6@M2  
• 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 A._CCou  
• 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 J^t0M\  
• 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。 oVqx)@$
K  
• VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。