[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。 z%]3`_I  
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。 </B:Zjn  
dP<i/@21Wm  
2．模拟任务 g7w#;E  
)h]tKYx  
DOE： xouBBb=  
相位型衍射 i)/#u+Y1P  
光束整形器 ;Za^).=  
直径：2mmx2mm L*P*^I^1  
形状：圆形 y#P_ }Kfo  
相位级次：16 C,8@V`  
F ~e}=Nb  
Odm1;\=Eg+  
3.建模任务：入射光场 qP+%ui5xR  
]vuxeu[cu,  
高斯准直激光光束的光束参数 Bnz}:te}  
S] 4RGWn  
• 波长：632.8nm ;xSlRTNT=6  
• 激光光束直径（1/e2）：1mm
KfSbm?  
wuhL r(  
+3pfBE|  
PKev)M;C+  
4.建模任务：期望输出光场 SbobXTbG  
;p"#ZS7  
期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: 5r0Sl89J  
Of nN  
• FWHM-直径：0.5mm sDwE,f0h  
• 边缘宽度：50um ;`
Sn66&  
• 效率：>95% V.!z9AQ  
• 信噪比（SNR）：>30dB h2aO-y>K  
• 杂散光：<5% }cIj1:  
t&C0V|s79$  
F3nPQw{;  
-}5dZ;  
5.设计方案 (OG>=h8?  
ai)?RF  
• 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）。 @ 3b-  
• 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）。 /pp;3JPf  
i;67<f}-  
x&gS.b*  
nB |fw"
 
6. 衍射光束整形器会话编辑器 >SS
979  
Lf,C50  
• 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 .Zx7+`i  
• 用户必须输入所需的信息 v8THJf  
- 入射场 MENrP5AL  
- 期望的输出场=设计目标图样（DTP） jG^OF5.  
- 系统参数 {z# W-  
- 制造条件 Z-i$KF  
>;X^+JH!)  
Bs-MoT!  
U}W7[f lc  
7.设计过程 8=3$U+  
n(\VP!u5r  
M,eq-MEK  
jE$]Z(Ab  
+B O
uU#  
{Y
ti  
设计和优化过程由两步完成： zh4m`}p  
1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 ,)}-mu  
2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 zQx7qx  
`"|u NVn  
8.系统模拟 j,g.Eo  
• 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 h{Y#. j~aS  
• 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 ;hPo5uZQ  
• 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。 +
'D
#VG  
• 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 +C(/.X Kz%  
4!<[5+.  
E
JO6k1  
5?MKx!%  
9. 初始几何光学设计的结果 mvBUm-X  
G;bE_O  
p:qj.ukw  
9,Ug  
感兴趣的优化函数 N:rnH:g+:  
• 效率满足（>95%） PF-"^2&_  
• 信噪比不满足（<30db） C9cQ} j:  
• 杂散光不满足（>5% <k2]GI-}h  
e@L7p,  
AlT04H
  
4+r26S,T  
10. 后续IFTA优化后的结果 *mXs(u  
       RLbxNn  
jiAN8t*P  
<7sGA{  
J9/}ZD^  
Qu@T}Ci  
感兴趣的优化函数 NpYzN|W:  
• 效率满足（>95%） . vQCX1V(  
• 信噪比满足（<30db） 6}e"$Ee}9  
• 杂散光满足（<5%） fwi(qx1=}  
)~[hf,R5S  
11.总结 }KwL_\>&f  
• VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 HWT^u$a"  
• 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 ~m.@{Do0p  
• 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 Mi_/ ^  
• 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。 n6 a=(T  
• VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。