[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。 00
(\ZUj  
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。 81F9uM0  
=;L|gtH"  
2．模拟任务 Z,gk|M3.  
pglVR </  
DOE： )%TmAaj9d  
相位型衍射 z{q`GwW  
光束整形器 CIWO7bS
 
直径：2mmx2mm W?&%x(6M  
形状：圆形 Pz7XAcPQ(  
相位级次：16 [),ige  
F|8&  
e-;}3
66}  
3.建模任务：入射光场
*CMx-_  
42{~Lhxt  
高斯准直激光光束的光束参数 (
7Qo
 
x`s>*^  
• 波长：632.8nm [g,}gyeS(  
• 激光光束直径（1/e2）：1mm \8tsDG(1 '  
]~-r}`]  
}H2R3icE  
3|7QUld  
4.建模任务：期望输出光场 xw%0>K[  
:UdF  
期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: K
oYF]  
G$PE}%X  
• FWHM-直径：0.5mm =Qq+4F)MD  
• 边缘宽度：50um %y@AA>x!  
• 效率：>95% $]1=\I  
• 信噪比（SNR）：>30dB E7hhew  
• 杂散光：<5% J,G lIv.A  
TC. ,V_  
g}i61(  
+p^u^a  
5.设计方案 =sFTxd_"iQ  
e)ZUO_Q$  
• 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）。 'yth'[  
• 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）。 hph4`{T  
+"(jjxJm  
l,:F  
|o@%dH  
6. 衍射光束整形器会话编辑器 /=h` L,  
5IN(|B0  
• 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 2tLJU Z1  
• 用户必须输入所需的信息 D0Cy^_  
- 入射场 fh{`Mz,o  
- 期望的输出场=设计目标图样（DTP） 1cGmg1U;  
- 系统参数 ~Z
+%d9ode  
- 制造条件 3F0 N^)@
 
9cgUT@a  
2%>FR4a  
-+5>|N#  
7.设计过程 uM
v1O{  
P$sxr  
@6d[=!9  
V:27)]q  
Wf<LR3  
OH"XrCX7n  
设计和优化过程由两步完成： *J{+1Ev~$p  
1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 a6H%5N  
2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 yBRC*0+Vy  
.G^YqJ 4  
8.系统模拟 ?}7p"3j'z  
• 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 _FEFx  
• 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 v@Ox:wl>  
• 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。 >Se,;cB'/]  
• 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 f-2c0Bi  
&[SC|=U'M  
{e5= &A  
FC*[*  
9. 初始几何光学设计的结果 .~}1+\~5  
JCaOK2XT;  
g1o8._f.  
%IRi1EmN8  
感兴趣的优化函数 &=Wlaa/,&  
• 效率满足（>95%） LK"69Qx?5q  
• 信噪比不满足（<30db） K@#L)VT!  
• 杂散光不满足（>5% >*n0n!vF  
? qA]w9x  
#,.Hr#3nI  

9C\Fq-  
10. 后续IFTA优化后的结果 :lzrgsW  
       0LKRN|@  
%#}Zy   
9S-9.mvop  
ZW}_Qs  
Gbw2E&a  
感兴趣的优化函数 >U3cTEs cj  
• 效率满足（>95%） )Z VD+X  
• 信噪比满足（<30db） S@Hf &
hJ  
• 杂散光满足（<5%） 2|bn(QYz  
iyp=lLk  
11.总结 Bw{I;rW{2  
• VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 42{:G8  
• 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 /SrAW`;"  
• 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 9I/N4sou  
• 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。 uH-)y,2&  
• VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。