[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。 vv26I  
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。 Sna4wkbS  
m,fAeln  
2．模拟任务 $.]l!cmi%Q  
Ar~"R4!  
DOE： ]l8^KX'  
相位型衍射 -W>'^1cR  
光束整形器 b86}% FM  
直径：2mmx2mm F2X0%te  
形状：圆形 Z0l+1iMx  
相位级次：16 ?6'rBH/w  
?7{H|sI
 
$ImrOf^qt  
3.建模任务：入射光场 Y))NK'B5  
l&?ii68/  
高斯准直激光光束的光束参数 :6%Z]tt  
6-O_\Cq8  
• 波长：632.8nm Dd`Mv$*d8  
• 激光光束直径（1/e2）：1mm DK}"b}Fvq  
43=,yz2Ef  
o=
`C<}  
4>J   
4.建模任务：期望输出光场 ;| 1$Q!4  
NVRLrJWpp  
期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: "Wx]RN:  
3do)Vg4  
• FWHM-直径：0.5mm Ha)ANAD  
• 边缘宽度：50um TsTPj8GAl[  
• 效率：>95% bV"G~3COy  
• 信噪比（SNR）：>30dB o=1
X^,  
• 杂散光：<5% fDSv?crv  
0V?F'<qy  
vx4+QQYP  
K<>sOWZ'S  
5.设计方案 &4_qF^9J  
\QB;Ja
_  
• VirtualLab Fusion的衍射光学工具箱提供不同的辅助会话的编辑器来设计光操控元件-主要是衍射光学元件（DOEs）。 0iJue&  
• 对于当前案例，我们使用衍射光束整形器会话编辑器（Diffractive Beam Shaper session editor）。 33}oO,}t,  
o6p98Dpg   
]LM-@G+Jz  
G$sA`<<  
6. 衍射光束整形器会话编辑器 }1rm  
bcupo:N  
• 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 4ni3kmvX  
• 用户必须输入所需的信息 #^]n0!  
- 入射场 aFLO{tr`  
- 期望的输出场=设计目标图样（DTP） QPq7R  
- 系统参数 AoyX\iqQ  
- 制造条件 1x,tu}<u^  
//aF5:Y#  
4 uQT5  
4!wR_@W^El  
7.设计过程 ."Y e\>k  
{`w;39$+  
S.a%  
M.>l#4s,'  
\7*`}&  
T'~!9Q  
设计和优化过程由两步完成： n..g~$k  
1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 Y3=_ec3w  
2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 .(WQYOMl0  
OD_W8!-  
8.系统模拟 }C|dyyr  
• 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 9`9R!=NM  
• 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 fYW6b[
lI  
• 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。 -neKuj  
• 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 vEn4L0D  
&>Vfa  
p l&Muv  
tzh1s i  
9. 初始几何光学设计的结果 7t*"%]o  
y.Z?LCd<  
n-@j5w+k4  
o-Ga3i 8  
感兴趣的优化函数 <=,6p>Eo[  
• 效率满足（>95%） ny54XjtG,  
• 信噪比不满足（<30db） k|!EDze43?  
• 杂散光不满足（>5% x_dy~(*  
`F>O;>i''  
+="e]Yh;  
Gmz6$^D   
10. 后续IFTA优化后的结果 =*LS%WI  
       f@c`8L@g  
FeTL&$O  
STaA]i}P  
VZl6t;cn  
QMpoa5ZQG  
感兴趣的优化函数 ;I!MLI  
• 效率满足（>95%） cx0*X*  
• 信噪比满足（<30db） s91JBP|B7  
• 杂散光满足（<5%） N~xLu8,  
qZA).12qS  
11.总结 '3 ^+{=q  
• VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 j+ LawW-  
• 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 +PuPO9jKO@  
• 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 Kp,M"Y  
• 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。 `9b7>Nn<  
• VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。