[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。
W|e>  
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。 am
3E7u/  
4vS!99v)  
2．模拟任务 aO%FQ)BT  
}C1wfZ~F~  
DOE： O;BPd:<  
相位型衍射 sD+G+  
光束整形器 uyj*v]AE'  
直径：2mmx2mm ~S!kn1&O  
形状：圆形 R-fjxM*  
相位级次：16 qS|VUy4  
Q8oo5vqQ#C  
P0z{R[KBH  
3.建模任务：入射光场 fZfiiE~7J  
nj`qV  
高斯准直激光光束的光束参数 E5{)d~q  
x?'%  
• 波长：632.8nm m!g8@YI  
• 激光光束直径（1/e2）：1mm Qu_T&  
="R6YL  
pH%c7X/[3L  
qu+2..3  
4.建模任务：期望输出光场 -%l,Zd9  
:q<%wLs  
期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: `kSCH; mwP  
KBe {  
• FWHM-直径：0.5mm eE%yo3  
• 边缘宽度：50um neFno5dj  
• 效率：>95% vPNZFi-(  
• 信噪比（SNR）：>30dB ,z)NKt#  
• 杂散光：<5% "Cj
#bUw  
6CRPdLTDf  
/exl9Ilt]  
d<? :Q  
5.设计方案 "]Dzc[Vp  
Qmx~_  
• 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）。 !!%nl_I
(  
• 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）。 ldvxYq<:  
jdf)bO(9#  
SfSEA^@|  
6G$tYfX  
6. 衍射光束整形器会话编辑器 H)aC'M^
 
`Kw8rG\]:  
• 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 t>@3
RBEK  
• 用户必须输入所需的信息 Y'0?<_ fj  
- 入射场 x>"JWD  
- 期望的输出场=设计目标图样（DTP） q.[[c  
- 系统参数 m+{: ^  
- 制造条件 A;a(n\Sy  
c.A/{a  
G$9|aaf`1#  
-0WCwv  
7.设计过程 n12
c075  
"gajBY  
={@ @`yP^$  
qgsE7 ]  
V?dK*8s  
]J=)pDrk  
设计和优化过程由两步完成： gs8@b5 RSb  
1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 U]EuDNkO{  
2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 `4$Qv'X*  
A<CXdt+t  
8.系统模拟 0QH3,Ps1C  
• 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 Zi
@+T  
• 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 xjq7%R_,  
• 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。 ~2DV{dyj  
• 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 Q<-%jBP  
TIWLp  
8Pr7aT:,  
SJc@iffS  
9. 初始几何光学设计的结果 gIM'bA<~  
r5da/*G/O  
L0|hc  
J}_Dpb[L  
感兴趣的优化函数 qq7X",s  
• 效率满足（>95%） >AX~c jo  
• 信噪比不满足（<30db） O0(Q0Ko  
• 杂散光不满足（>5% yO,`"Dc_0  
n,:.]3v%  
-@V"i~g<e  
)Z]y.W)  
10. 后续IFTA优化后的结果 J[Yg]6  
       `CE
j 4  
=<zSF\Zr_  
P(gVF|J?  
$#ju?B~  
J1Ki2I=  
感兴趣的优化函数 V;hwAQbF  
• 效率满足（>95%） i@R$g~~-D  
• 信噪比满足（<30db） dGD^op,6g  
• 杂散光满足（<5%） jM1%6  
i|]Va44  
11.总结 b'oGt,  
• VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 u6Qf*_-K  
• 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 fw|+7 O  
• 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 =_m9so  
• 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。 PSf5p\<5  
• VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。