[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。 {Ef.wlZ  
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。 ?QmtZG.$  
Lu{/"&)  
2．模拟任务 AmHj\NX$  
]E-3/r$_cO  
DOE： Q 8Hl7__^  
相位型衍射 :{N*Z}]  
光束整形器 &ocuZ-5`  
直径：2mmx2mm }A+ncabm  
形状：圆形 %VFoK
-a  
相位级次：16 }ymW};W  
rH!sImz,  
QmjE\TcK/  
3.建模任务：入射光场 A"ATtid  
.SjJG67OyA  
高斯准直激光光束的光束参数 
u.|%@  
NuPlrCy;  
• 波长：632.8nm /6Q]f  
• 激光光束直径（1/e2）：1mm nKzm.D gt_  
41Z@_J|&  
Cyd/HTNh<  
4VZI]3K,  
4.建模任务：期望输出光场 l99Lxgx=  
Gn=b_!  
期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: |,p"<a!+{w  
`@ YV  
• FWHM-直径：0.5mm {daX?N|V  
• 边缘宽度：50um gkO^J{_@q  
• 效率：>95% cFw-JM<  
• 信噪比（SNR）：>30dB >STthPO  
• 杂散光：<5% `X5!s  
_$
96y]Bpi  
tu<<pR>  
p~@,zetS  
5.设计方案 U!o7Nw@z  
F$)l8}  
• VirtualLab Fusion的衍射光学工具箱提供不同的辅助会话的编辑器来设计光操控元件-主要是衍射光学元件（DOEs）。 ~w3u(X$m"  
• 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）。 beBG40  
E+i*u   
tO{{ci$-T  
l<w7 \a6  
6. 衍射光束整形器会话编辑器 @Suz-j(H  
TG}owG]]  
• 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 ":$4/b6  
• 用户必须输入所需的信息 +Q u.86dH  
- 入射场 <4LJ#Fx  
- 期望的输出场=设计目标图样（DTP） }lI
c{R@H  
- 系统参数 v']_)  
- 制造条件 ,)Q-o2(C  
S~);   
GMJ4v S  
@w8}]S  
7.设计过程 [(@K;6o  
>t3_]n1e  
KE3`5Y!  
gSwV:hm  
)]j3-#  
J)YlG*  
设计和优化过程由两步完成： 4%J0e'iN  
1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 q13fmK(n-5  
2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 Q4m> 3I  
P)`^rJ6
 
8.系统模拟 -`I|=lBz{H  
• 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 A,.X  
• 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 9>&zOITTaL  
• 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。 QMBT8x/+_'  
• 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 Mwnr4$]  
Mpojabsh  
/eQAGFG  
#"4ioTL2  
9. 初始几何光学设计的结果 + f67y  
\Ip)Lm0  
)k=KLQ\b  
Qp:I[:Lr;  
感兴趣的优化函数 @e)}#kN.  
• 效率满足（>95%） eLSzGbKf  
• 信噪比不满足（<30db） J _
O5^=BP  
• 杂散光不满足（>5% W^[FWFUTY  
3:x(2 A  
}n==^2  
23):OB>S`  
10. 后续IFTA优化后的结果 ^xa, r#N:V  
       PT2;%=f
 
T#Z&*  
DEZww9T2Qs  
!"F;wg$  
lAU99(GXV  
感兴趣的优化函数 _iJ~O1qx,w  
• 效率满足（>95%） KrpIH6  
• 信噪比满足（<30db） (zo7h  
• 杂散光满足（<5%） r
Rq60A
  
B
u(51wU8  
11.总结 LDjtkD.r  
• VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 5?-HQoT)G  
• 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 yiZtG#6K{  
• 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 g,+e3f  
• 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。 7'IIB1v.\  
• VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。