[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。 (Mh\!rMg  
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。 vsR ^aVwVZ  
&O)mPnx`  
2．模拟任务 Fgk/Ph3r  
M8}M*\2  
DOE： BE)l77=/  
相位型衍射 uSjMqfK  
光束整形器 RGLqn{<V  
直径：2mmx2mm #!Fs
[A5%  
形状：圆形 U8!njLC  
相位级次：16 V:J6eks
_  
I:"`|eHxv  
N!,l4!M\N  
3.建模任务：入射光场 Hkt'~L*   
bwFc>{Wo5  
高斯准直激光光束的光束参数 9=f'sqIPV  
ZZ5yu* &  
• 波长：632.8nm }D O#{@af  
• 激光光束直径（1/e2）：1mm s qKkTG3  
4+gA/<  
dr o42#$Mo  
]Ox.6BKjDP  
4.建模任务：期望输出光场 gjV&X N  
KK?~i[aL  
期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: $u 
sU  
*1n:  
• FWHM-直径：0.5mm ! N p  
• 边缘宽度：50um L)5nb-qp  
• 效率：>95% ~^*tIIOX  
• 信噪比（SNR）：>30dB O7sn>uO  
• 杂散光：<5% j@2 hI,+  
|
&Q=9H*e  
ijB,Q>TgO  
yw0uF  
5.设计方案 aRmS{X3  
=l+p nG  
• VirtualLab Fusion的衍射光学工具箱提供不同的辅助会话的编辑器来设计光操控元件-主要是衍射光学元件（DOEs）。 ^-_!:7TH]  
• 对于当前案例，我们使用衍射光束整形器会话编辑器（Diffractive Beam Shaper session editor）。 W>y_q  
.y!Hw{cq  
\ck3y]a[  
z6qC6Ck|  
6. 衍射光束整形器会话编辑器 Su7?-vY  
PhS"tOGtX  
• 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 4o8!p\a  
• 用户必须输入所需的信息 HNPr| (  
- 入射场 ~6nQ-  
- 期望的输出场=设计目标图样（DTP） +}Pa/8ybJ  
- 系统参数 U DG _APf  
- 制造条件 t-Wn@a  
_
xUXt)k  
Mx }(w\\T  
h(sD]N  
7.设计过程 P,wJ@8lv  
e_TM#J(3  
x1~`Z}LX0  
:FSkXe2yy0  
K*<n<;W  
jDoWSYu4tY  
设计和优化过程由两步完成： BhjXNf9[  
1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 @'<|B. f  
2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。
mR^D55k  
>XF@=Jp  
8.系统模拟 -1R~3j1_  
• 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 jc<3\
7  
• 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 vC7sJIch2<  
• 可以通过光路编辑器（Light Path Editor）的工具（Tools）按钮将这个衍射光学工具箱光路图（Diffractive Optics Toolbox LPD）转换成基本工具箱中的光路图以用于进一步的评估，如下图所示。 uP$K{ )  
• 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 -h_v(s2  
ec=C7M |  
pV!(#45~W  

k[p  
9. 初始几何光学设计的结果 7qk61YBLz  
$I9zJ"*  
rtpjx%  

xOT3>$  
感兴趣的优化函数 r0sd_@Oj  
• 效率满足（>95%） t^'1Ebg  
• 信噪比不满足（<30db） dw-r}Qioe  
• 杂散光不满足（>5% ^o 5q- ;a  
!>tXib]:  
,-b9:]{L  
Rg6>6.fk*  
10. 后续IFTA优化后的结果 38#(ruv  
       dM') <lF  

#k6;~  
"hvw2lyp3  
QUNsS9  
uxcj3xE#d  
感兴趣的优化函数 fTeo,N  
• 效率满足（>95%） O ?4V($  
• 信噪比满足（<30db） 'Zzm'pC  
• 杂散光满足（<5%） \rJk[Kec  
f6XWA_[i@  
11.总结 MS b{ve_  
• VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 *8N~Zmz  
• 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 /[q@=X&  
• 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 )fa  
• 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。 y.nw6.`MR  
• VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。