[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。 If~95fy~c  
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。 J?._/RL8-  
$T"h";M)s  
2．模拟任务 1i4WWK7k  
*-?Wcz  
DOE： Of-C  
相位型衍射 c*N50%=4  
光束整形器 j(0Ilx|7v  
直径：2mmx2mm "/Y<G  
形状：圆形 mbF(tSy  
相位级次：16 *,"jF!C&[  
|:./hdcad  
4F}Pu<;  
3.建模任务：入射光场 }P#Vsqe V  
5,S,\O9>X  
高斯准直激光光束的光束参数 RTK}mhnV  
p`d XqW  
• 波长：632.8nm py]KTRzy  
• 激光光束直径（1/e2）：1mm gh TcB  
[-4KY4R  
-M6L.gi)oJ  
E[S? b=^  
4.建模任务：期望输出光场 ):3MYSqX  
B9YsA?hg  
期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: cI2Fpf`2Wj  
!6M Bxg>  
• FWHM-直径：0.5mm X` ATH^S  
• 边缘宽度：50um 5B1G?`]?  
• 效率：>95% cC' ~  
• 信噪比（SNR）：>30dB #;`Oj  
• 杂散光：<5% {{32jU7<  
,"B?_d6  
fb23J|"  
Gu5~DyT`G  
5.设计方案 /-Wuq`P/ T  
_l<mu?"  
• VirtualLab Fusion的衍射光学工具箱提供不同的辅助会话的编辑器来设计光操控元件-主要是衍射光学元件（DOEs）。 0mTEim  
• 对于当前案例，我们使用衍射光束整形器会话编辑器（Diffractive Beam Shaper session editor）。 )Nbc/nB$  
{J2#eiF  
R\*)@[y9l  
fmFzW*,E  
6. 衍射光束整形器会话编辑器 _lXt8}:+  
!x7o|l|cP  
• 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 !n eo\  
• 用户必须输入所需的信息 |=O1Hn  
- 入射场 JT04vm4  
- 期望的输出场=设计目标图样（DTP） RwW$O@0  
- 系统参数 A;,Dg=FL/  
- 制造条件 f3G1r5x  
'G8 ?'u_)  
OqBC/p B  
)B;M  
7.设计过程 P[FV2R~  
}%$OU =T  
C`NmZ
wL  
qEQAn/&  
)7dEi+v52  
?eV_ACpZ8  
设计和优化过程由两步完成： +%XnMl  
1. 基于几何光学进行一个初始的设计。
K\(6rS}N  
2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 D,Lp|V  
paWxanSt  
8.系统模拟 #-{N Ws\  
• 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 -IU4#s  
• 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 T#@{G,N  
• 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。 I^G^J M!  
• 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 w>[T&0-N  
:H?f*aw  
'w.}2(  
2bLI%gg3  
9. 初始几何光学设计的结果 1[-vD=  
qfYG.~`5  
3+>OGwfQ  
g
*y/j]  
感兴趣的优化函数 99u/fkL  
• 效率满足（>95%） d2~l4IL)~  
• 信噪比不满足（<30db） >3PMnI  
• 杂散光不满足（>5% @7W?8  
6\n?48x}  
>b48>@~b
Y  
j;\[pg MR/  
10. 后续IFTA优化后的结果  $:EG%jl  
       ^=+e?F`:
{  
mI"D(bx\  
VRbQdiZ{  
{x
{H$f  
Vb!O8xV4;+  
感兴趣的优化函数 \uM? S  
• 效率满足（>95%） n@ [  
• 信噪比满足（<30db） ar$*a>'?  
• 杂散光满足（<5%） RlRs}yF  
9I.^LZ"  
11.总结 ag8`O&+  
• VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 Z\ )C_p\-  
• 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 f%XJ;y\,9H  
• 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 "^Rv#  
• 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。 zvO:"w}  
• VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。