[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。 LovVJ^TD0i  
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。 &X^ -|7~N  
L*Gk1'  
2．模拟任务 a,GOS:?O5  
}, < dGmkx  
DOE： fL #e4  
相位型衍射 5d7AE^SHsH  
光束整形器 7wivu*0  
直径：2mmx2mm ^ucmScl  
形状：圆形 56;^ NE4  
相位级次：16 (Q_J{[F  
$S_xrrE#  
qSg#:;(O  
3.建模任务：入射光场 >tmv3_<=  
XYi-o][Mf  
高斯准直激光光束的光束参数 ^~3u|u  
;.O#|Z[  
• 波长：632.8nm jujhK'\  
• 激光光束直径（1/e2）：1mm v0D~zV"<y  
kq{PM-]l  
%j.B/U$  
ma!rZn  
4.建模任务：期望输出光场 Xjy5
Yj  
S,ENbP%0r  
期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: Ihd{@6m  
N(6Q`zs  
• FWHM-直径：0.5mm 4"om;+\  
• 边缘宽度：50um DRDn;j  
• 效率：>95% G^G= .9O  
• 信噪比（SNR）：>30dB -`I&hzl6E  
• 杂散光：<5% o9<)rUy  
_~l*p"PL<  
5f~49(v]  
! sN~w  
5.设计方案 %kHe
U=  
\aEarIX#*  
• 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）。 $ $=N'Q  
• 对于当前案例，我们使用衍射光束整形器会话编辑器（Diffractive Beam Shaper session editor）。 IL]Js W  
BF="gZoU<  
w$aiVOjgT  
{RmN1'%  
6. 衍射光束整形器会话编辑器 jc$gy`,F  
#nD]G#>e  
• 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 d)R7#HLZ7  
• 用户必须输入所需的信息 wWI1%#__|o  
- 入射场 U_&v|2o#3  
- 期望的输出场=设计目标图样（DTP）
G~VukW<e  
- 系统参数 j>}<FW-N  
- 制造条件 e5s=@-[  
z0jF.ub  
QY^v*+lr\  
@@1Sxv_  
7.设计过程 1ti9FQ  
Knjg`f  
!,(6uO%  
-p-<mC@<&S  
z#( `H6n:  
JZUf-0q  
设计和优化过程由两步完成： _Nx#)(
x  
1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 ?V{AP&#M$x  
2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 G-DvM6T  
1v?|n8  
8.系统模拟 ,S%DHT  
• 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 Edp%z"J;C  
• 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 2Hp<(  
• 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。 ?a]1$>r  
• 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 a,YU
)v^  
] 'B4O1  
0dKv%X#\  
-Wt(t2  
9. 初始几何光学设计的结果 s?,\aSsU@  
x\R%hGt  
9i?Q=Vuc~<  
6p}dl>T_y  
感兴趣的优化函数 4#fgUlV  
• 效率满足（>95%） skeXsls  
• 信噪比不满足（<30db） Q+ogVvMq>  
• 杂散光不满足（>5% %n!7'XF'[  
EQvZ(-_;4  
kWKAtv5@w  
m35$4  
10. 后续IFTA优化后的结果 s6YnNJ,SK  
       )/Mk\``j  
'Cp]Q@]\  
v6#i>n~x,  
AB0>|.  
fhp+Ep!0Y  
感兴趣的优化函数 1oSU>I_i  
• 效率满足（>95%） 3yXSv1  
• 信噪比满足（<30db） lI&5.,2MP  
• 杂散光满足（<5%） nu<kx  
zir?13N7  
11.总结 SU$%nK)  
• VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 +DR,&;  
• 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 iYR`|PJi  
• 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 }%lk$g';  
• 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。 F=9
-po  
• VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。