[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。 9*? i89T  
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。 o3oT
u  
LbnW(wr6:(  
2．模拟任务  $kY ]HI  
}%S#d&wh$_  
DOE： A7zL\
U4
 
相位型衍射 GNM+sdy+  
光束整形器 OTWp,$YA=  
直径：2mmx2mm 2h`Tn{&1/  
形状：圆形 eJ60@N\A  
相位级次：16 jJe?pT]o  
bfKF6  
R-1C#
R[  
3.建模任务：入射光场 BSyS DM  
vFi+ExBU  
高斯准直激光光束的光束参数 Eu$hC]w  
c{})Z=  
• 波长：632.8nm Z4D[nPm$  
• 激光光束直径（1/e2）：1mm ]Tn""3#1g  
IkgRZ{Y  
6rN.)dL.#N  
9+I/bl4  
4.建模任务：期望输出光场 Ypx"<CKP}  
8]xYE19=  
期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: i?'|}tK  
x]~&4fp  
• FWHM-直径：0.5mm }KR"0G[f  
• 边缘宽度：50um G/yYIs  
• 效率：>95% D[3QQT7c  
• 信噪比（SNR）：>30dB %ZGG6Xgw  
• 杂散光：<5% B$_-1^L e  
jXYjs8Iy  
jh/aK_Q,w  
y`J8hawp  
5.设计方案 mIv}%hD  
|eP5iy wg  
• 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）。 P$6Pe>3  
• 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）。 %8?XOkH)  
$dF$-y<[0  
!>)o&sM  
#S"s8wdD  
6. 衍射光束整形器会话编辑器 Gk:k px  
UZJ#/x5F  
• 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 |*N;R+b  
• 用户必须输入所需的信息 <AU0ir  
- 入射场 _a zJ>  
- 期望的输出场=设计目标图样（DTP） NF'<8{~  
- 系统参数 &o'$uLF~Y  
- 制造条件 $Ao'mT  
RhkTN'vO  
Zhc99L&K  
%
#E$wz  
7.设计过程 >FqU=Q  
5jHr?
C  
'Ej+Jczzpp  
eZ{Ce.lNR  
k\\e`=  
-!IeP]n#P  
设计和优化过程由两步完成： oObQN;A@6  
1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 mEyIbMci  
2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 _=HNcpDA;0  
R]4 h)"  
8.系统模拟 ogJ *  
• 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 ;Swy5z0=ro  
• 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 uj+{ tc  
• 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。 %<<JWoB  
• 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 9s?gI4XN  
M"yOWD~s~  
Av!xI  
wxy@XN"/i+  
9. 初始几何光学设计的结果 0U?(EJ  
vK$wc~  
2Q;rSe._`  
1,+swFSN  
感兴趣的优化函数 jOm7:+H  
• 效率满足（>95%） |qpFR)l  
• 信噪比不满足（<30db） D/+l$aBz  
• 杂散光不满足（>5% f( <O~D  
K?>sP%m)  
co-1r/ -O  
<Df2  
10. 后续IFTA优化后的结果 aI1tG  
       0rxGb} b*  
;9'] na  

FT!Xr  
nK#%Od{GF
 
<MoyL1=  
感兴趣的优化函数 X2'XbG3  
• 效率满足（>95%） 9U Hh#  
• 信噪比满足（<30db） <,Mf[R2N>  
• 杂散光满足（<5%） l[[^]__  
#44}Snz  
11.总结 ,s/laZ)V  
• VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 gZ8JfA_\R(  
• 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 Nw1Bn~yx<R  
• 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 `> +
:38  
• 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。 l[C_vUg  
• VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。