[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。 > a?K![R  
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。 %$Smei
 
4>t'4p6{  
2．模拟任务 ko-,l6E  
d}:eLC  
DOE： w!kWG,{C  
相位型衍射 nhdOo
  
光束整形器 4AWL::FU5  
直径：2mmx2mm rGDx9KR4K!  
形状：圆形 w,)O*1't  
相位级次：16 ;07>ZH%  
% S vfY{  
iZ( U
]  
3.建模任务：入射光场 E3vYVuw  
fHV%.25  
高斯准直激光光束的光束参数 o)]mJb~XG-  
`m")v0n3  
• 波长：632.8nm ]I^b&N  
• 激光光束直径（1/e2）：1mm ^!v{ >3  
}mdk+IEt  
+x(~!33[G  
ASU.VY  
4.建模任务：期望输出光场 ]. E/s(p  
Hy~+|hLvh  
期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: P]^BE;7T  
-_?U/k(Hi  
• FWHM-直径：0.5mm jY1^I26E  
• 边缘宽度：50um H_nIlku  
• 效率：>95% Cm"7f!(#  
• 信噪比（SNR）：>30dB JYw_Z*L=m  
• 杂散光：<5% ascY E  
eHl)/='  
)45#lE3TH  
xO_u  
5.设计方案 1DRih>+#  
e0:[,aF`  
• 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）。 J\l'nqS"  
• 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）。 5Y4#aq   
F%ffnEJg  
]8+ D  
UP .4#1I  
6. 衍射光束整形器会话编辑器 V'^E'[Dd{  
Liv.i;-qE  
• 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 ,_M  
• 用户必须输入所需的信息 M* 0zvNg  
- 入射场 +(U;+6
b  
- 期望的输出场=设计目标图样（DTP） (Go1@;5I  
- 系统参数 P y!$r  
- 制造条件 :\F1S:&P  
6>NK2} `  
%'w?fqk  
d=C&b]  
7.设计过程 91\Sb:>  
S;K5JBX0#  
/<VR-yr  
6Z#$(oC  
%7hf6Xo=  
&dky_H  
设计和优化过程由两步完成： )}$]~ f4R  
1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 2|A?9aE%0  
2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 Qf($F,)K  
p#0L@!,  
8.系统模拟 BZOB\Ym  
• 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 z'01V8e  
• 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 U1;&G  
• 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。 m*'hHt n  
• 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 3}2;*:p4Y  
_$KEE|9  
qM18Ji*  
[NoOA  
9. 初始几何光学设计的结果 N c(f+8  
hem>@Bp'V  
1]a\uq}  

F4]=(T  
感兴趣的优化函数 B|K^:LUk9  
• 效率满足（>95%） h?Lp9VF  
• 信噪比不满足（<30db） )kEH}P&  
• 杂散光不满足（>5% WBWIHv{j  
@TJ2 |_s6]  
j6WDh}#  
&LYH >  
10. 后续IFTA优化后的结果 Ou`;HN;
[  
       az[#q  
z&Xk~R*$  
BA8g[TA7K  
ns#v?D9NF  
?sv[vR(  
感兴趣的优化函数 qVW3oj<2  
• 效率满足（>95%） ws<pBC,m  
• 信噪比满足（<30db） 9aBz%* xo  
• 杂散光满足（<5%） `=lo.c  
u7SC_3R  
11.总结 eD|"?@cE  
• VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 M5:j)oW  
• 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 vNHvuwK  
• 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 biG :Xn  
• 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。 A,EuUp  
• VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。