[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。 5ymk\Lw  
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。 . $BUw  
\fG#7_wt  
2．模拟任务 Al}6q{E9+8  
C-Q28lD}f  
DOE： F5P[dp-`1  
相位型衍射 }&cu/o4  
光束整形器 ^ DaBz\  
直径：2mmx2mm h"X;3b^ m  
形状：圆形 )bS yB29S  
相位级次：16 {:6r;TB  
i,>khc  
j[`j9mM8  
3.建模任务：入射光场 7gf05Z'=  
%zG;Q@  
高斯准直激光光束的光束参数 TE3lK(f  
9s\A\$("l  
• 波长：632.8nm y0sR6TY)f  
• 激光光束直径（1/e2）：1mm rp3V3]EE  
"I3@m%qv  
?9e_gV{&;  
gG0!C))8  
4.建模任务：期望输出光场 #.rdQ,)<  
e?0l"  
期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: [tlI!~Z  
\pPY37l  
• FWHM-直径：0.5mm >0/i[k-dk  
• 边缘宽度：50um C _'%NlJ'  
• 效率：>95% idLWe9gC  
• 信噪比（SNR）：>30dB 8IlunJ  
• 杂散光：<5% s'!Cp=xQF"  
=bfJ^]R  
dBYmiF!+  
/rK}?U  
5.设计方案 'GNK
"XA^  
kVkU)hqR  
• 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）。 3O,+=?VK  
• 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）。 \H1(PA  
@i2E\}  
|]jb& M  
$Q&lSVQ  
6. 衍射光束整形器会话编辑器 )#?"Gjf~  
6eLR2  
• 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 &v56#lG  
• 用户必须输入所需的信息 T-
.%  
- 入射场 #eoome2Q  
- 期望的输出场=设计目标图样（DTP） Bo)3!wO8  
- 系统参数 ^yWL,$  
- 制造条件 `g(Y*uCp  
e%svrJ2   
/a{la8Ni  
c23oCfB>  
7.设计过程 j_K
4;k#r  
^]H5h]U'  
). <-X^@  
6Y^23W F  
abuh
`H#  
zNs55e.rx  
设计和优化过程由两步完成： 2<i!{;u$qL  
1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 :0Bq^G"ge  
2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 PY{ G [  
m4**~xfC  
8.系统模拟 tI`Q/a5@  
• 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 G? ]
)o5  
• 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 .!Oo|m`V@  
• 可以通过光路编辑器（Light Path Editor）的工具（Tools）按钮将这个衍射光学工具箱光路图（Diffractive Optics Toolbox LPD）转换成基本工具箱中的光路图以用于进一步的评估，如下图所示。 vmU@^2JSJ  
• 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 "i nd$Z`c  
5&QJ7B,!  
J1,9kCO  
FEW14U'O  
9. 初始几何光学设计的结果 2y//
'3[  
r/YMLQ  
`nUXDmdwzO  
vq0Vq(V=  
感兴趣的优化函数 bfFeBBi  
• 效率满足（>95%） R_ B7EP  
• 信噪比不满足（<30db） T5R-B=YWu  
• 杂散光不满足（>5% *F+KqZ.2  
-f3p U:G8  
pM+ AjPr  
Tl%`P_J)-S  
10. 后续IFTA优化后的结果 ^UciW  
       IshKH-  
,
$@bE  
)mg:_K  
Dl<bnx;0  
l}a)ZeR1  
感兴趣的优化函数 -?H#LUk  
• 效率满足（>95%） 2V"B:X\  
• 信噪比满足（<30db） Q!o'}nA  
• 杂散光满足（<5%） 35A|BD)q  
.t{MIC  
11.总结 9{'N{  
• VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 D60aH!ft  
• 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 18|m)(W  
• 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 SOs:]U-T3  
• 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。 EOIN^4V"  
• VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。