[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。 ^K>pT}u  
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。 ^V,@=QL3U  
2$Y3[$  
2．模拟任务 Vx(;|/:  
:+A;TV  
DOE： L4mTs-M.  
相位型衍射 EEg O  
光束整形器 m2MPWy5s  
直径：2mmx2mm #ZwY?T x  
形状：圆形 ke</x+\F  
相位级次：16 s.ey!ew  
EM~7#Y  
A>y#}^l]  
3.建模任务：入射光场 @f'AWeJ2  
s @3zx  
高斯准直激光光束的光束参数 {r X5  
lc-*8eS  
• 波长：632.8nm w`38DF@K  
• 激光光束直径（1/e2）：1mm U#l.E1Z  
A'(k Yc  
CCwK8`%  
LQ|<3]  
4.建模任务：期望输出光场  m"1 ?  
],#ZPUn  
期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: ix+x3OCip  
E<P*QZ-C3  
• FWHM-直径：0.5mm l>33z_H^  
• 边缘宽度：50um xKisL=l6Y  
• 效率：>95%  pe|\'<>i  
• 信噪比（SNR）：>30dB zkvH=wL  
• 杂散光：<5% JG1
LS$p^  
Is~yVB02  
fjG/dhr  
lHRK'?Q  
5.设计方案 _2xuzmz0  
7{8)ykBU^  
• VirtualLab Fusion的衍射光学工具箱提供不同的辅助会话的编辑器来设计光操控元件-主要是衍射光学元件（DOEs）。 5"]aZMua  
• 对于当前案例，我们使用衍射光束整形器会话编辑器（Diffractive Beam Shaper session editor）。 i@%L_[MtA  
lK 9s0t'  
ec,z6v^9  
HKT{IP+7(L  
6. 衍射光束整形器会话编辑器 ZW`HDrP`  
96k(XLR  
• 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 gS0,')w  
• 用户必须输入所需的信息 +2f> M4q  
- 入射场 +# A|Zp<  
- 期望的输出场=设计目标图样（DTP） _qdWQFuM  
- 系统参数 HM;4=%  
- 制造条件 ZO]E@?Oav  
-U&098}<K  
agGgJ@  
C5d/)aC  
7.设计过程 XWJ0=t&}  
E%KC'TN^D  
G;Pt
|F?c  
iOE9FW|e  
lb=2*dFJ1  
15RI(BN  
设计和优化过程由两步完成： ~ly`u  
1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 GXGN;,7EV  
2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 &4a
~6  
*s 1D\/H  
8.系统模拟 Z{j!s6Y@{  
• 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 vWZ>Hf]`L  
• 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 pU[a[  
• 可以通过光路编辑器（Light Path Editor）的工具（Tools）按钮将这个衍射光学工具箱光路图（Diffractive Optics Toolbox LPD）转换成基本工具箱中的光路图以用于进一步的评估，如下图所示。 kjQIagw  
• 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 jLpgWt`8)E  
OsDp88Bc  
;w>Q{z  
[j]}$fFe  
9. 初始几何光学设计的结果 :cIu?7A  
R A-^!4tX  
:C}KI)  
OpbszSl"y  
感兴趣的优化函数 <<~lV5  
• 效率满足（>95%） HQjxJd5P  
• 信噪比不满足（<30db） +^o3}`  
• 杂散光不满足（>5% 0$Qn
#K  
W\ZV0T;<]  
C{U[w^X  
IX > j8z[  
10. 后续IFTA优化后的结果 1D#T+t`[  
       LL6ON }
 
6ba2^3GH  

}Etd#">  
0Te)s3X  
D~t"9Z\  
感兴趣的优化函数 y'i:%n}I  
• 效率满足（>95%） I3F6-gH  
• 信噪比满足（<30db） :d:|7hlNQ  
• 杂散光满足（<5%） &z1|  
N P0Hg
d  
11.总结 ;RTrRh0v  
• VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 "m<eHz]D  
• 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 v>yGsJnV'  
• 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 3<Pyr-z h  
• 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。 !nqm ;96  
• VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。