[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。 %VH,(}i  
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。 QYboX
~g~p  
IQRuqp KL  
2．模拟任务 Jsysk $R  
68Gywk3]=u  
DOE： 2S{P(B  
相位型衍射 TK fN`6  
光束整形器 Aj)Q#Fd[  
直径：2mmx2mm )63 $,y-;$  
形状：圆形 +yp:douERi  
相位级次：16 <;6{R#Tuh  
pA6KiY&  
80Dn!9j*  
3.建模任务：入射光场 /{\ /e"5  
]7O<|8n!d  
高斯准直激光光束的光束参数 D&"D[|@  
n7cy[%yT  
• 波长：632.8nm x}yl Rg`[  
• 激光光束直径（1/e2）：1mm :<t=??4m  
\</!kY*3@t  
#GE]]7:Na  
<qwf"Ey  
4.建模任务：期望输出光场 -2M~KlYl  
=~GP;=6  
期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: }/F$73Xd  
1)56ec<c  
• FWHM-直径：0.5mm 5 wrRtzf  
• 边缘宽度：50um |oi+|r  
• 效率：>95% ^_;'9YD  
• 信噪比（SNR）：>30dB D\AVZ76F1  
• 杂散光：<5% lh8QtPe  
wlT8|  
m
dWA5p(
 
-B *W^-;*  
5.设计方案 JaCX}[R  
,~1'L6Ri?  
• 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）。 R}ki%i5|  
• 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）。 *M1GVhW(+  
7nek,8b  
@- STo/  
*nCA6i  
6. 衍射光束整形器会话编辑器 #ES[),+|mB  
"' JnFM  
• 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 X zJ#)}f  
• 用户必须输入所需的信息 2DQVl  
- 入射场 |O{N_-];.  
- 期望的输出场=设计目标图样（DTP） j_~KD}  
- 系统参数 {p +&Q|  
- 制造条件 @C)s4{V  
C/e.BXA  
UK ':%LeL  
)`DVPudiy  
7.设计过程 IZ=Z=k{  
BJj'91B[d  
~_
\Ra%  
U.e!:f4{  
~"#0rPT  
hdPGqJE  
设计和优化过程由两步完成： 5/=$p:
E>  
1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 9>)b6)J D  
2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 /Y#8.sr  
Q@VA@N=w  
8.系统模拟 jHFjd'  
• 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 ~}.C*;J  
• 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 g3:@90Ba  
• 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。 A
YAU  
• 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 + [w 0;W_  
j3Od7bBS]  
kE&R;T`Gb%  
T:za},-  
9. 初始几何光学设计的结果 \p4*Q}t  
OrkcY39"~a  
h4hAzFQ.s  
aTvyzr1  
感兴趣的优化函数 )Te\
6qM  
• 效率满足（>95%） MhMiSsZ  
• 信噪比不满足（<30db） N[_T3
(  
• 杂散光不满足（>5% |! 9~  
S7+>Mk  
:Awwt0  
ht-'O"d:  
10. 后续IFTA优化后的结果 xWxHi6U(  
       opfnIkCe  
56Wh<i3  
-H60T,o  
T9yI%;D  
{sw|bLo|+  
感兴趣的优化函数 ygz2bHpD~  
• 效率满足（>95%） [<@L`ki  
• 信噪比满足（<30db） mI&3y9; (  
• 杂散光满足（<5%） vPnS`&  
7!M;
?Y  
11.总结 -M{szH  
• VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 h% -=8l,  
• 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 H:G``Vq;0m  
• 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 1I2ndt  
• 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。 LQF;T7VKS)  
• VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。