[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。 0SDnMij&bf  
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。 ,Qs%bq{t  
B"8jEYT5  
2．模拟任务 (9R;-3vY:S  
dIfy!B"  
DOE： q=}1ud}1  
相位型衍射 u*/+cT  
光束整形器 V';l H2  
直径：2mmx2mm 6$[7hlE  
形状：圆形 |nE4tN#J<  
相位级次：16 @fb"G4o`:  
@{W"mc+  
[Q+k2J_h  
3.建模任务：入射光场 oKb"Ky@s  
cPv(VjS1;  
高斯准直激光光束的光束参数 h aApw(.%  
A,BYi$  
• 波长：632.8nm }wkY`"  
• 激光光束直径（1/e2）：1mm FgL892[  
=r*Ykd;W|E  
<z\
`Ma  
\ 'Va(}v  
4.建模任务：期望输出光场 /ywP 0  
N<1+aL\  
期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: 
q k6  
K{{_qFj@<y  
• FWHM-直径：0.5mm +:"0%(  
• 边缘宽度：50um X'-Yz7J?o  
• 效率：>95% xJ2I@*DN  
• 信噪比（SNR）：>30dB BM`6<Z"3q  
• 杂散光：<5% &7oL2Wf  
+FAj30  
lPI~5N8  
JJM<ywPGp  
5.设计方案 Px&_6}Y
Wy  
N!Rt040.%  
• 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）。 }zx ~  
• 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）。 3ye  
Rq%Kw> {&  
ddyX+.LMk  
Xh>($ U  
6. 衍射光束整形器会话编辑器 5|nc^ 12  
U(9_
&sL  
• 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 Z Cjw)To(  
• 用户必须输入所需的信息 t:5-Ro  
- 入射场 # )y/aA  
- 期望的输出场=设计目标图样（DTP）  RQb}t,  
- 系统参数 wV"`Du7E;  
- 制造条件 Yu>DgMW
 
hd u2?v@  
:Ys~Lt54  
kQ}n~Hn  
7.设计过程 zD79M  
=jJEl=*S  

,_fz)@)  
dw3Hk$"h  
eM:J_>7t  
*Ud(HMTe  
设计和优化过程由两步完成： qfyZda0d  
1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 X 3$ W60Q  
2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 :t]HY2  
;,C]WZ.w  
8.系统模拟 s:Ml\['x  
• 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 ylKK!vRHT  
• 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 +ti ?7|bK<  
• 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。 7l=;I%  
• 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 <aJQV)]\  
iU;e!\A  
+t+<?M B  
q.VYPkEib  
9. 初始几何光学设计的结果 u]};QR  
AO$AT_s  
K"H\gmV_g  
&(rWl`eTY`  
感兴趣的优化函数 La;GS  
• 效率满足（>95%） )rD!4"8/A  
• 信噪比不满足（<30db） #_@cI(P  
• 杂散光不满足（>5% @#)` -]g  
hTr5Q33y>  
TZAd{EZa  
o)AwM"  
10. 后续IFTA优化后的结果 .$%p0Yx+  
       d]pb1EC
uu  
8AuBs;i  
_1p8(n  
hMDd*<%l  
<EpL<K%  
感兴趣的优化函数 @h%V:c  
• 效率满足（>95%） 2Wz8E2.  
• 信噪比满足（<30db） RZm%4_p4s  
• 杂散光满足（<5%） udZOg  
G@[8P?M=Z  
11.总结 6Dlm.~G  
• VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 b-&iJ &>'  
• 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 lW&(dn)}  
• 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 IOcQI:4.`  
• 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。 elOeXYO0  
• VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。