[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。 
,6Sa  
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。 $l-|abLELz  
[0.>:wT  
2．模拟任务 75i M_e\  
k1Zu&4C\  
DOE： J0zudbP  
相位型衍射 yveyAsN`B  
光束整形器 hPr*<2mp  
直径：2mmx2mm N[X%tf\L]F  
形状：圆形 9qD/q?Hh$  
相位级次：16 hj64E
S#x  
aGVzg$  
>"?HbR9  
3.建模任务：入射光场 8+Al+6d|!  
;5^grr@,4  
高斯准直激光光束的光束参数 `%;nHQ"  
F7a &-  
• 波长：632.8nm W=M&U  
• 激光光束直径（1/e2）：1mm vLR)B@O,2  
f/Km$#xOr  
@v_E' 9QG^  
^ L'8:  
4.建模任务：期望输出光场 ^% BD  
&:=   
期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: (bt^L3}a  
pC(AM=RY!  
• FWHM-直径：0.5mm 3~6F`G  
• 边缘宽度：50um VOwt2&mZ  
• 效率：>95% RtH[OZu(8  
• 信噪比（SNR）：>30dB dvxD{UH  
• 杂散光：<5% P]!$MOt  
$D5[12X
 
qyl~*r*  
?15k~1nA  
5.设计方案 y$s}-O]/-  
n>>hfxv(O!  
• VirtualLab Fusion的衍射光学工具箱提供不同的辅助会话的编辑器来设计光操控元件-主要是衍射光学元件（DOEs）。 7p3 ;b"'  
• 对于当前案例，我们使用衍射光束整形器会话编辑器（Diffractive Beam Shaper session editor）。 AKx\U?ei7  
}D dg  
;hF>iw  
 s=#IoNh  
6. 衍射光束整形器会话编辑器 @dX0gHU[c  
asP>(Li  
• 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 RyD2LAf)J  
• 用户必须输入所需的信息 WhE5u&`  
- 入射场 g*t.g@B<2  
- 期望的输出场=设计目标图样（DTP） +A W6 >yV`  
- 系统参数 %8`zaa  
- 制造条件 ^q"p8   
As@~%0 S  
pW8pp?  
!? ?Cxs'  
7.设计过程 Zm%}AzM  
1mOZ\L!m*  
OTtSMO  
6v GcM3M  
NF0IF#;a  
xp/u, q  
设计和优化过程由两步完成： ]=9%fA  
1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 @SPmb o  
2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 W#e:rz8=  
IOF~V)8k=  
8.系统模拟 vtR<(tOu@  
• 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 ig; ~ T  
• 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 aO "JT  
• 可以通过光路编辑器（Light Path Editor）的工具（Tools）按钮将这个衍射光学工具箱光路图（Diffractive Optics Toolbox LPD）转换成基本工具箱中的光路图以用于进一步的评估，如下图所示。 51`w.ri  
• 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 OI %v>ns  
sC ]&Qr_  
~FZLA}  
\_@u"+,$W  
9. 初始几何光学设计的结果 `]5XY8^kI  
8(KsU,%d  
~/3cQN^  
g%j z,|  
感兴趣的优化函数 po=*%Zs*T  
• 效率满足（>95%） dyWWgC%A  
• 信噪比不满足（<30db） rZGbU&ZM8  
• 杂散光不满足（>5% 9<7Q{  
Z>QSZ48=  
FD|R4 V*3  
cJ]`/YJ  
10. 后续IFTA优化后的结果 "R*B~73  
       sf\;|`}  
W7(OrA!  
g?j"d{.9t  
U{>!`RN  
)yJeh  
感兴趣的优化函数 2:pq|eiF  
• 效率满足（>95%） >z^T~@
m7l  
• 信噪比满足（<30db） ys+?+dY2  
• 杂散光满足（<5%） l*'8B)vN2  
pKEMp&geo  
11.总结 q6j]j~JxB  
• VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 2d.I3z:[  
• 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 BC@"WlD  
• 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 mqsf#'ri  
• 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。 *tRJ=  
• VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。