[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。 ' \JE>#  
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。 bLqy7S9x  
q+g,?;Yx  
2．模拟任务 ~q$]iwwqT  
/6x&%G:m#  
DOE： P/%7kD@5;  
相位型衍射 *PJH&
g#Ge  
光束整形器 uP~,]ci7  
直径：2mmx2mm 4T
tC~#D:  
形状：圆形 `Os=cMR  
相位级次：16 mdi!Q1pS  
'aSsyD!?<  
0PzSp ]  
3.建模任务：入射光场 KVi6vdgD  
rrD
6x>  
高斯准直激光光束的光束参数 p`tz*ewC  
1d^~KBfv  
• 波长：632.8nm W .a>K$  
• 激光光束直径（1/e2）：1mm ^y<^hKjV  
?<?Ogq"<  
Q*DT" W/0  
i~@gI5[k+  
4.建模任务：期望输出光场 ot0teNF  
>xWS>  
期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: 73Dxf -  
sh/,"b2!P  
• FWHM-直径：0.5mm @0+\:F  
• 边缘宽度：50um U2Ve @.  
• 效率：>95% 7Cz~nin>7  
• 信噪比（SNR）：>30dB ZO+RE7f*?c  
• 杂散光：<5% tXE/aY*I  
QiCia#_  
]_KWN$pd  
vNO&0~  
5.设计方案 TWP@\ BQ  
* #yF`_p  
• VirtualLab Fusion的衍射光学工具箱提供不同的辅助会话的编辑器来设计光操控元件-主要是衍射光学元件（DOEs）。 pb!2G/,.[  
• 对于当前案例，我们使用衍射光束整形器会话编辑器（Diffractive Beam Shaper session editor）。 \!ZA#7  
h ldZA  
"~r<ZG  
`bP`.Wm  
6. 衍射光束整形器会话编辑器 O,$*`RZpx  
Q2CGC+   
• 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 &4Z8df!  
• 用户必须输入所需的信息 [P2>KQ\  
- 入射场 }8'_M/u\  
- 期望的输出场=设计目标图样（DTP） j{C~wy!J  
- 系统参数 #}A"yo  
- 制造条件 757&bH|a  
8mX!mYO3c  
ko%mZ0Y  
D+T/ Z)  
7.设计过程 2> a&m>  
lMv6QL\>'  
FSuC)Xg  
FB k7Cn!  
VL#:oyWA  
wgz]R  
设计和优化过程由两步完成： ydWr&E5  
1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 yQJ0",w3o.  
2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 "6,fIsU  
l;M,=ctB(  
8.系统模拟 yY]x''K  
• 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 F:zmO5L5  
• 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 f2.=1)u.  
• 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。 f]*;O+8$LN  
• 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 QPuc{NcB>  
N
8]DzE0%  
Y[*.^l._  
&XNt/bK-?  
9. 初始几何光学设计的结果 <Zva  
A&}]:4@{  
+G;<D@gSa0  
y[J9"k(@  
感兴趣的优化函数 B9(w^l$kZ|  
• 效率满足（>95%） NSVE3  
• 信噪比不满足（<30db） A6z2KVk  
• 杂散光不满足（>5% E8C8kH]  
@5d^ C  
4(8c L?J`0  
?;#Q3Y+  
10. 后续IFTA优化后的结果 VjM/'V5  
       'c~SE>  
~,,r\Y+  
<v1H1'gv  
( yLu=  
hUpour |b  
感兴趣的优化函数 fAh|43Y*a  
• 效率满足（>95%） Le83[E*i  
• 信噪比满足（<30db） we}xGb.u  
• 杂散光满足（<5%） .QY>@b\  
H~*N:$C  
11.总结 M|nLD+d~8  
• VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 X$xf@|<a  
• 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 o^@#pU <  
• 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 ts=D

  
• 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。 2fdN@iruB  
• VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。