[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。 {&u`d.Lk2p  
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。 ZMp5d4y5  
py-5 :g}d  
2．模拟任务 _P].Z
8  
"}|&eBH^<  
DOE： Nw3K@Ge  
相位型衍射 9nGS"E l{  
光束整形器 ]h3{MTr/  
直径：2mmx2mm ,ma4bqRMc  
形状：圆形 yb/v?q?Fk  
相位级次：16 NzBX2  
qI=j>x  
zn+5pn&?  
3.建模任务：入射光场 m)\wbkC  
sKCfI]  
高斯准直激光光束的光束参数 g&]n:qx  
R?Ys%~5  
• 波长：632.8nm 6s<w}O  
• 激光光束直径（1/e2）：1mm 5f}GV0=n  

k$d+w][  
7eU|iDYo  
e0e3b]  
4.建模任务：期望输出光场 `mp3ORR;$  
dN)@/R^E;  
期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: 2EAY`}Rl6.  
BpR#3CfW  
• FWHM-直径：0.5mm }"\jB  
• 边缘宽度：50um a? <Ar#)j  
• 效率：>95% n38l!m(.  
• 信噪比（SNR）：>30dB 0s2@z5bfX  
• 杂散光：<5% &60#y4  
/4{.J=R}  
^2<nn op  
V|T3blG?D  
5.设计方案 {!av3Pz\  
s9.nU  
• 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）。 2E/yZ ~2s  
• 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）。 *{%d{x}l  
|)pgUI2O[  
=>u9k:('9  
wPRs.(]_  
6. 衍射光束整形器会话编辑器 a";xG,U
 
&h67LMD!  
• 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 EwuBL6kN  
• 用户必须输入所需的信息 kFZjMchm A  
- 入射场 I/Q5Y-atg  
- 期望的输出场=设计目标图样（DTP） /sa\Ze;E  
- 系统参数 L\/YS;Y  
- 制造条件 "PtOe[Xk  
@K}8zMmW#  
Yv7`5b{N.  
"~=\AB=+Z  
7.设计过程 TkjPa};R  
GTBT0$9g.  
WC ZDS>  
:1(UC}v  
R`F8J}X_  
[ Cu3D
  
设计和优化过程由两步完成： S&w(H'4N  
1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 AX
OR<Ns`  
2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 q oJ4w7  
k w]m7T  
8.系统模拟 v*.#LJEm  
• 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 Qx%]u8s  
• 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 Me|+)}'p5h  
• 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。 xgQ]#{tG  
• 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 ^FZ7)T  
zMI0W&P M  
W=)wiRQm  
<78LB/:  
9. 初始几何光学设计的结果 xFcRp2W9R  
3ZKaqwK  
^"?b!=n!  
ie+746tFW  
感兴趣的优化函数 Fo1|O&>  
• 效率满足（>95%） 1n86Mp1.e  
• 信噪比不满足（<30db） :%hxg  
• 杂散光不满足（>5% +v}R-gNR  
`Wf)qMb  
|UO&18Y7-  
|NiWr1&i0  
10. 后续IFTA优化后的结果 _Di}={1[.  
       Q
hHexr6  
G2x5%`   
#(`@D7S"  
3C8W]yw/s  
1jhGshhp  
感兴趣的优化函数 $*Q_3]AY]  
• 效率满足（>95%） 3GSoHsNk  
• 信噪比满足（<30db） sDH|k@K  
• 杂散光满足（<5%） Hkv4t5F  
TZ7{cekQ  
11.总结 mYudUn4Wo  
• VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 BlVk?n  
• 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 'CH|w~E  
• 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 j;O{Hvvz  
• 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。 s1!_zf_  
• VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。