[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。 OQL09u  
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。 'UvS3]bSYW  
/$Tl#   
2．模拟任务 @FdCbPl$  
!ga(L3vf  
DOE： ,[}yf#8@J  
相位型衍射 4lh   
光束整形器 ic0v*Y$  
直径：2mmx2mm
\abAPo  
形状：圆形 Ad`[Rt']kI  
相位级次：16 _]D#)-uv}C  
Vyt~OTI\  
*n*N|6+  
3.建模任务：入射光场 ? __aVQ7  
DYT -#Ht  
高斯准直激光光束的光束参数 ~ S?-{
X+  
*e-ptgO  
• 波长：632.8nm 3gI[]4lRH  
• 激光光束直径（1/e2）：1mm rTsbP40  
4I#eC#"  
;&W;  
H?`)[#  
4.建模任务：期望输出光场 x'@32gv  
xf^<ec  
期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: VTJIaqw  
/\-2l+y>J  
• FWHM-直径：0.5mm yA?ENAM  
• 边缘宽度：50um V@f6Lj  
• 效率：>95% 8R)D! 7[l  
• 信噪比（SNR）：>30dB `z?KL(rI  
• 杂散光：<5% m,@1LwBH  
g
* \P6  
r{q}f)  
;X$q#qzN
#  
5.设计方案 hSkc9jBF
 
@Ge>i5q  
• 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）。 \=w'HZH#+  
• 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）。 G+hF [b44'  
*1Ut}  
UKKSc>D1  
&PRx,G5  
6. 衍射光束整形器会话编辑器 q4Oxs  
];pf  
• 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 %K%^ ]{  
• 用户必须输入所需的信息 @@%i(>4Z  
- 入射场 w*<Y$hnBzF  
- 期望的输出场=设计目标图样（DTP） M q^|M~  
- 系统参数 eC>"my`  
- 制造条件 N>A{)_k3  
aJ5H3X}Y  
Sg.+`xww3  
VDByj "%  
7.设计过程 fjIcB+Z  
@%EE0)IA  
Ic[}V0dk  
WCuzV7tw  
;m@1Ec@*p  
fJ)N:q`  
设计和优化过程由两步完成： MvFM,  
1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 ET,Q3X\Oe  
2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 Dd!Sr8L[
 
%6NO0 F^  
8.系统模拟 xl+DRPzl  
• 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 0$eyT-:d  
• 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 -ajM5S=d*  
• 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。 V&Xi> X8  
• 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 On{~St'V
 
KqM!!  
w
`c0a&7  
xab]q$n]k  
9. 初始几何光学设计的结果 1Yc%0L(  
tmO;:n<N  
kAZC"qM%i  
$uEJn&n7}  
感兴趣的优化函数 v!NB~"LQ  
• 效率满足（>95%） "sF Xl  
• 信噪比不满足（<30db） hq/J6 M  
• 杂散光不满足（>5% c%|vUAq*  
Dh2:2Rz=#7  
gw_|C|!P  
g3|B
E2?  
10. 后续IFTA优化后的结果 #*!
+b  
       F,*2#:Ki  
;yF[2P ;
 
z^4KU\/JK  
9<xTu>7J  
M[ x_#m|  
感兴趣的优化函数 BJ~ivT<  
• 效率满足（>95%） u-m%=2  
• 信噪比满足（<30db） M'yO+bu  
• 杂散光满足（<5%） 1#grB(p?  
`.{U-U\  
11.总结 ?n!lUr$:y  
• VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 y^2#9\}K  
• 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 7^ 4jcfJH  
• 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 Y4QLs^IdB  
• 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。 B;VH`*+X  
• VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。