[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。 Az@@+?,%Y  
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。 YA pC|R,^  
{Lal5E4-  
2．模拟任务 v'?Smd1v /  
-]
^JaQw  
DOE： [TA.|7&  
相位型衍射 bIGcszWr  
光束整形器 %j^QK>%  
直径：2mmx2mm -ZE YzZqY  
形状：圆形 (qFZF7(Xa  
相位级次：16 eHvUgDt  
Z$J-4KN  
n>pJ/l%`  
3.建模任务：入射光场 6qDt6uB  
[lML^CYQ  
高斯准直激光光束的光束参数 *KNfPh#wi}  
9@CRL=  
• 波长：632.8nm wKi#5k2  
• 激光光束直径（1/e2）：1mm vk E]$4P[$  
0]5XTc3r  
=-Hhm($n  
C5^WJx[  
4.建模任务：期望输出光场 L|WrdT D;  
2z{B  
期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: FDgo6x  
oo;<I_#07  
• FWHM-直径：0.5mm |aenQA#  
• 边缘宽度：50um HXT"&c|  
• 效率：>95% oF$#7#0`;8  
• 信噪比（SNR）：>30dB p^ (Z  
• 杂散光：<5% o*A, 6y  
Yr{hJGw[  
&ic
'!h"  
K/B$1+O  
5.设计方案 [<,7LG<  
Fk49~z   
• 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）。 G0!6rDu2,  
• 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）。 Y`8)`  
*bo| F%NAz  
B~]6[Z  
I
)yaR+l  
6. 衍射光束整形器会话编辑器 d:iJUVpr  
.f0qgmIyL  
• 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 &-FG}|*4M  
• 用户必须输入所需的信息 (b~l.@xh  
- 入射场 #Hr'plg 8  
- 期望的输出场=设计目标图样（DTP） J>#hu3&UOQ  
- 系统参数 rZwSo]gp  
- 制造条件 <ot`0  
! (lF#MG}  
6p  }a!  
Es#:0KH].v  
7.设计过程 Z":m(}u O  
W8QP6^lY  
5uG^`H@X  
3.Mpd  
YGPb8!  
!X: TieyVu  
设计和优化过程由两步完成： >'Lkn2WI  
1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 p4IyKry,  
2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 Cxq|N]E  
+a*Ic8*  
8.系统模拟 B.4e4%BBS  
• 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 3mofp`e  
• 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 ]e-QNI  
• 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。 l8(9?!C  
• 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 G*EF_N.G0  
l"JM%LV  
9c4p9b!  
 .?CaU  
9. 初始几何光学设计的结果 =D0d+b6  
pjS##pgVq  
DM v;\E~D  
/,uxj5_cT  
感兴趣的优化函数 Zs t)S(  
• 效率满足（>95%） +JG05h%'  
• 信噪比不满足（<30db） g&$5!ifgi  
• 杂散光不满足（>5% H0tu3Pqk  
!21G$[H  
7
2RTEGy  
=Bc{0p*  
10. 后续IFTA优化后的结果 G6{PrV#  
       rD$5]%Y  
tk-)N+M.  
QZ(O2!Mg  
<t!0{FJ  
<(TAA15Xol  
感兴趣的优化函数 J ?aJa  
• 效率满足（>95%） 6'mZM=d  
• 信噪比满足（<30db） @I
1*b>X~<  
• 杂散光满足（<5%） gktlwiCZ  
2\.23  
11.总结 c99|+i
50  
• VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 fA?Wf[`x  
• 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 2=fLb7  
• 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 ;W+1 H !  
• 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。 `ba<eT':  
• VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。